Herstellung und Charakterisierung von 0, (pi) und 0-(pi) gekoppelten Josephson Tunnnelkontakten mit ferromagnetischer Barriere. Untersuchung von fraktionierten Flussquanten (Semifluxonen), Transporteigenschaften der SIFS-Vielfachschichten und (pi), 0-(pi) Kontakten im Quantenlimit.

• Antragsteller: Professor Dr. Martin P. Weides
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 42226388

Zwei durch eine Tunnelbarriere getrennte Supraleiter sind aufgrund überlappender Wellenfunktionen miteinander gekoppelt (Josephson Kontakt). Durch eine zusätzliche ferromagnetische Zwischenschicht kann die Art der Kopplung modifiziert werden. Von besonderem Interesse ist die Realisierung sogenannter п gekoppelter Kontakte, die im Gegensatz zur normalen 0 Kopplung einen negativen supraleitenden Strom aufweisen. 0 und п Kopplung können durch eine Stufe in der ferromagnetischen Zwischenschicht in einem 0–п Kontakt vereint werden. Unter bestimmten Bedingungen treten dann fraktionierte Flussquanten mit Fluss Ф0/2, sogenannte Semifluxonen, auf. Die Semifluxonen sind an dem 0–п Phasengranze lokalisiert und wechselwirken mit dem Transportstrom, nicht-lokalisierten ganzzahliger Flussquanten und anderen Semifluxonen. Semifluxonen sind in den letzten Jahren sehr intensiv von den Projektpartnern Dr. E. Goldobin, Prof. D. Kölle und Prof. R. Kleiner, Universit¨at Tübingen, untersucht worden. Das beantrage Projekt umfasst die Herstellung und Charakterisierung von optimierten 0, п und 0– п Kontakten. Aufbauend auf der vom Antragsteller am Forschungszentrum Jülich etablierten Technologie zur Herstellung von Tunnelkontakten mit homogener und gestufter ferromagnetischer Zwischenschicht sollen zuerst weitere п gekoppelte Tunnelkontakte mit verschiedenen ferromagnetischen Metallen als Zwischenschichten realisiert werden. Diese werden hinsichtlich der Kontaktparameter (kritische Stromdichte, Dämpfung) optimiert, um die Anforderungen an Semifluxonen und п Fluss-Qubits zu erfüllen. Die п gekoppelten Multilagen mit den höchsten kritischen Stromdichten werden dann in 0–п Stufenkontakten realisiert und die fraktionierte Flussquanten im klassischen Limit untersucht. In der zweiten Projekthälfte sollen Experimente an 0– п Kontakten von sehr kleinem Durchmesser zum Studium von Quanteneffekten durchgeführt werden. Von besonderem Interesse ist der Übergang aus dem spannungslosen in den resistiven Zustand durch thermisch angeregtes oder makroskopisches Quantentunneln. Die Tieftemperatur-Transportmessungen sollen am Forschungszentrum Jülich und in Kooperation mit dem Physikalischen Institut der Universität Tübingen (Dr. E. Goldobin, Prof. D. Kölle und Prof. R. Kleiner) durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen