پیوندهای جوزفسون ذاتی در ابر رساناهای دمای بالا

در سال 1986، بد نورز و مولر در کشور سویس توانستند سرامیک هایی را بسازند که این سرامیک ها خواص ابررسانایی از خود نشان می دادند. پس از این کشف گروههای زیادی در سرتاسر جهان به بررسی خواص این ابرساناها پرداختند. از خواص جالب این سرامیک های ابررسانا وجود ساختار لایه ای در آنها است به این معنی که یک سرامیک ابررسانا تشکیل شده است از هزاران لایه ‏‎cuo2‎‏ که بین هر یک از این لایه های ابررسانا یک لایه عایق قرار دارد. و این ساختار لایه ای در راستای محور ‏‎‏‎c‎‏ بلور ابررسانا بوجود می آید و در واقع یک سری بسیار زیاد از پیوندهای جوزفسون در یک حجم کوچک به وجود می آید. از دیگر خواص این ابررساناها وجود دمای بحرانی بالا در آنهاست که از این جهت به آنها ابررساناهای دمای بالا گفته می شود. در واقع تونل زنی ذاتی بین لایه های ‏‎cuo2‎‏ در ابررساناهای دمای بالا ابزاری سودمند برای مطالعه فیزیک این نوع مواد به شمار می آید و رهیافتی برای کاربردهای آینده این مواد در صنعت الکترونیک می باشد. در این پایان نامه به خواص پیوندهای ذاتی جوزفسون و به تونل زنی بین آنها، پرداخته شده است. منحنی جریان ولتاژ این ابررساناها دارای چندین برآمدگی میباشد. از خواص جالب این برآمدگی ها، تابش در ناحیه میکروموج است که می تواند تولید امواج با فرکانسهای بالا کند. (در حدود ‏‎10 hz‎‏). در فصل سوم، سعی شده است تا با مطالعه یک مدل نظری، این برآمدگی ها توضیح داده شود. در مدل بکار رفته، فرض کرده ایم که بلور، یک بعدی باشد و از یک سیستم جرم و فنر تشکیل شده است. و فرض می کنیم که در سلول واحد بلوریک بعدی، دو جرم مختلف قرار داشته باشد. به کمک این مدل می توانیم منحنی پاشندگی را برای دو ماده ‏‎tbcco‎‏ و ‏‎bscco‎‏ رسم کنیم و به کمک آن تابع دی الکتریک سیستم رابدست آوریم. سپس با استفاده از تابع دی الکتریک و مدل ‏‎rcsj‎‏ که در فصل دوم شرح داده شده است، می توانیم برآمدگی ها را توجیه کنیم. اما مدلی که در فصل سوم بررسی شده است، با این فرض بوده است که لایه های ابررسانا به صورت دو بعدی باشند اما نکته مهم این است که این لایه ها ضخامتی در حدود ‏‎3a‎‏ دارند. که باعث نوسان بار در بین لایه ها می شود که تاثیر مستقیم روی ولتاژ اعمال شده به پیوند جوزفسونی که در حالت مقاومتی قرار گرفته است می گذارد و در شکل معادلات جوزفسون تغییر ایجاد می کند. این اثر باعث نفوذ ولتاژ به لایه های مجاور لایه مقاومتی می شود و لایه های مجاور را تت تاثیر خود قرار می دهد. در فصل چهارم، این اثر را که به اثر بار معروف است، بررسی می کنیم. این اثر باعث تغییر در انحنای جریان - ولتاژ می شود و در واقع مقاومت پیوند به نوعی تغییر می کند.