Unión de túnel superconductor
La unión de túnel superconductor ( STJ ), también conocida como unión de túnel superconductor-aislante-superconductor ( SIS ), es un dispositivo electrónico que consta de dos superconductores separados por una capa muy delgada de material aislante . La corriente pasa a través de la unión a través del proceso de tunelización cuántica . El STJ es un tipo de unión de Josephson , aunque el efecto Josephson no describe todas las propiedades del STJ.
Estos dispositivos tienen una amplia gama de aplicaciones, incluidos detectores de radiación electromagnética de alta sensibilidad , magnetómetros , elementos de circuitos digitales de alta velocidad y circuitos de computación cuántica .
Todas las corrientes que fluyen a través del STJ pasan a través de la capa aislante a través del proceso de tunelización cuántica . Hay dos componentes en la corriente de tunelización. El primero es de los túneles de pares de Cooper . Esta supercorriente es descrita por las relaciones de Josephson ac y dc , predichas por primera vez por Brian David Josephson en 1962. [1] Por esta predicción, Josephson recibió el premio Nobel de física en 1973. La segunda es la corriente de cuasipartículas , que, en el límite de temperatura cero, surge cuando la energía del voltaje de polarizaciónexcede el doble del valor de la brecha de energía superconductora Δ. A una temperatura finita, una pequeña corriente de túnel de cuasipartículas, llamada corriente subgap, está presente incluso para voltajes inferiores al doble de la brecha de energía debido a la promoción térmica de las cuasipartículas por encima de la brecha.
Si el STJ se irradia con fotones de frecuencia , la curva de corriente-voltaje de CC exhibirá tanto los pasos de Shapiro como los pasos debido a la tunelización asistida por fotones. Los pasos de Shapiro surgen de la respuesta de la supercorriente y ocurren a voltajes iguales a , donde es la constante de Planck , es la carga del electrón y es un número entero . [2] La tunelización asistida por fotones surge de la respuesta de las cuasipartículas y da lugar a pasos desplazados en el voltaje en relación con el voltaje de la brecha. [3]
El dispositivo se fabrica típicamente depositando primero una película delgada de un metal superconductor como el aluminio sobre un sustrato aislante como el silicio . La deposición se realiza dentro de una cámara de vacío . Luego se introduce oxígeno en la cámara, lo que da como resultado la formación de una capa aislante de óxido de aluminio ( ) con un espesor típico de varios nanómetros . Una vez que se restablece el vacío, se deposita una capa superpuesta de metal superconductor, completando el STJ. Para crear una región de superposición bien definida, un procedimiento conocido como la técnica de Niemeyer-Dolanes de uso común. Esta técnica utiliza un puente suspendido de resistir con una deposición de doble ángulo para definir la unión.
