Запущен “безгелиевый” криостат растворения BF-LD250 с импульсной трубой

30.03.2011 запущена устновка для исследований при сверхнизких температурах - “безгелиевый” криостат растворения BF-LD250 с импульсной трубой. Достигнута базовая температура 10мК.

Основные параметры установки BF-LD250:

• Хладопроизводительность ~ 300мкВт (при базовой температуре 100мК);
• Ожидаемая базовая температура 12мК; 
• Размеры камеры образца  - диаметр 250мм и высота 220мм;
• Окружение образца – вакуум;
• Время выхода на базовую температуру - ~ 17 часов.

Повышение точности работы одноэлектронных “насосов”

Туннельные переходы на основе сверхпроводящих материалов являются важными элементами многих электронных устройств. Туннельные переходы малой площади составляют основу зарядовых и потоковых кубитов, электронных насосов и одноэлектронных транзисторов. Качество тунельных переходов определяет характеристики конечных устройств.

В работе [1] сравниваются вольт-амперных характеристик двух SIN переходов. В переходе с параллельной шунтирующей ёмкостью отношение R _n /R _sg оказалось более чем на порядок меньше, чем в аналогичном переходе без шунтирующей ёмкости, что хорошо согласуется с предложенной моделью. Прямым результатом шунтирования одноэлектронного насоса стала лучшая точность перекачки электронов, которая определяется тем, насколько плоско образующееся токовое плато. В насосах с шунтирующей ёмкостью улучшение составляет два порядка.

Полученные результаты дают надежду на создание в скором времени прецизионных источников тока с выходным током около 1 нА и относительной погрешностью 10^-6 . Такие значения уже приближаются к требуемым для эталона единицы тока и достаточны для замыкания квантового метрологического треугольника «Ампер-Вольт-Ом».

Литература:  

[1] J. P. Pekola , V. F. Maisi , S. Kafanov , N. Chekurov , A. Kemppinen , Yu. A. Pashkin , O.-P. Saira , M. Möttönen , and J. S. Tsai , Environment-assisted tunneling as an origin of the Dynes density of states. Phys. Rev. Lett. 105 , 026803 (2010).

Подробнее >>

Вопрос об основном состоянии двумерной (2D) электронной системы в присутствии межэлектронного взаимодействия и беспорядка является одним из ключевых и пока не решенных вопросов физики конденсированного состояния. В изоляторе состояния электронов на уровне Ферми локализованы, а в металле делокализованы и при низких температурах заполняют Ферми-море с непрерывным спектром и большой плотностью состояний. Надёжные ответы на поставленный вопрос существуют только в предельных случаях (а) сильного беспорядка и пренебрежимо слабого взаимодействия (например, сильно легированные полупроводники) и (б) в пределе идеально чистой системы и сильного взаимодействия. В остальных случаях вопрос продолжает оставаться предметом дискуссий. Одна из причин этого состоит в ограниченности экспериментальной информации, так как большинство прямых методов исследований (в частности, термодинамических) неприменимы ввиду малого количества электронов (порядка 10⁹ ).

В данной работе впервые прямым термодинамическим методом выявлено присутствие локализованных электронов в металлическом состоянии 2D системы. Эти наблюдения стимулируют развитие теории низкоразмерных электронных систем.

Литература:

1. M. Reznikov, A. Yu. Kuntsevich, N. Teneh, V. M. Pudalov, Письма в ЖЭТФ , 92 (7), 518-522 (2010).
2. O. Prus, etal., Phys. Rev. B 67 , 205407 (2003)
3. A.A. Shashkin, et al, Phys. Rev. Lett. 96 , 036403 (2006)
4. N.Teneh, et al., arXiv:0910.5724(2009).

Подробнее >>

Измерение энергетической щели  в "железном" высокотемпературном сверхпроводнике GdFeAsO(F)

Открытие в 2008г. нового класса высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) на основе FeAs стимулировало интенсивные исследования этих материалов. В 2009г, в результате совместной работы коллектива ЦКП ФИАН, ИФВД РАН и хим.факультета МГУ был синтезирован сверхпроводник GdFeAsO(F), с критической температурой 53К [1]. В настоящее время ключевыми вопросами исследования ВТСП материалов на основе FeAs являются (а) механизм спаривания, (б) симметрия параметра порядка, (в) величина и анизотропия сверхпроводящих щелей D в энергетическом спектре.

Наиболее полная информация о спектре электронов обычно получается в экспериментах по измерению фотоэмиссии электронов с угловым разрешением (ARPES). Однако, измерения ARPES не обеспечивают разрешение порядка долей мэВ, необходимое для выявления тонких деталей Δ. Т.о., этот параметр почти исключительно определяется в экспериментах по микроконтактной спектроскопии. Данные же микроконтактной спектроскопии на этих материалах пока скудны и противоречивы, в частности, для GdFeAsO(F) измерения щели вообще не проводились до сих пор.

Недавно, сотрудники ЦКП ФИАН и физ. факультета МГУ провели измерения спектров андреевского отражения в микроконтактах сверхпроводник-нормальный металл-сверхпроводник (S- N-S), образующихся на микросколе в образце GdFeAsO_0.88 F_0.12 при температуре 4.2 K. Полученные данные [2] свидетельствуют о двухщелевой сверхпроводимости. Значения двух щелей составляют  Δ _L = (10.5 ± 2) мэВ и  Δ _S = (2.3 ± 0.4) мэВ. Оценка отношения 2 Δ _L /kT _c  = 4.8 (для T _c =53 K) превышает стандартное значение 3.52 в теории БКШ для однощелевого сверхпроводника в пределе слабой связи, тогда как для малой щели отношение 2 Δ _S /kT _c  = 1.1 меньше стандартного БКШ значения. Учитывая также нормальный знак изотопического эффекта для Fe, полученные значения 2 Δ _{L , S} /kT _c указывают на то, что в данном сверхпроводнике в дырочных зонах возможно имеетcя сильная электрон-фононная связь, а значение 2 Δ _S /kT _c для малой щели определяется наличием межзонной связи.

Литература:

1. E. P.  Khlybov, O. E.  Omelyanovsky, A.  Zaleski, A.  Sadakov, D. R.  Gizatulin, L. F.  Kulikova, I. E.  Kostyleva, V. M.  Pudalov, Письма в ЖЭТФ  90 (5), 429 (2009).
2. T. E.  Shanygina, Ya. G.  Ponomarev, S. A.  Kuzmichev, M. G.  Mikheev, S. N.  Tchesnokov, O. E.  Omel' yanovskii, A. V.  Sadakov, Yu. F.  Eltsev, A. S.  Dormidontov, V. M.  Pudalov, A. S.  Usol' tsev, E. P.  Khlybov, Письма в ЖЭТФ, 93 (2), 95 (2011).