Josephson- und Rauschspektroskopie in Einzelatom-Kontakten

• Antragstellerin: Professorin Dr. Katharina Franke
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 548080365

Kürzlich wurde gezeigt, dass Josephson-Kontakte, die einzelne magnetische Adatome enthalten, ein nicht reziprokes Verhalten beim Retrapping-Strom aufweisen, der den Übergang vom normalen, d. h. widerstandsbehafteten Zustand zum verlustfreien Zustand markiert. Diese Eigenschaft weist Ähnlichkeiten mit einer Diode auf und wird daher als Josephson-Diode bezeichnet. Dieser Diodeneffekt entsteht durch asymmetrische Yu-Shiba-Rusinov (YSR)-Zustände, die durch Austauschkopplung eines magnetischen Atoms an den Supraleiter hervorgerufen werden. YSR-Zustände tragen einen Quasiteilchenstrom und dominieren damit die Dämpfung, die wiederum den Retrapping-Strom beeinflusst. Im Allgemeinen wird die Phasendynamik in Josephson-Kontakten weitgehend durch Fluktuationen und Dämpfung bestimmt. Ziel dieses Projekts ist es, ein tieferes Verständnis der Fluktuationen in Josephson-Kontakten zu erlangen und zu verstehen, wie diese die Dynamik im Kontakt quantitativ beeinflussen. Wir werden Josephson-Kontakte erzeugen, indem wir mit einer supraleitenden Spitze eines Rastertunnelmikroskops ein (magnetisches) Adatom auf einem supraleitenden Substrat kontaktieren. Wir werden den Schalt- und Retrapping-Strom dieser Übergänge messen. Diese charakteristischen Ströme enthalten Informationen über Fluktuationen und frequenzabhängige Dämpfung. Um die Auswirkungen des Rauschens zu quantifizieren, verfolgen wir zwei Strategien. Zum einen koppeln wir gut definierte Hochfrequenz-Strahlung in den Übergang ein und messen die Änderungen im Schalt- und Retrapping-Strom. Andererseits werden wir das Stromrauschen in der Sperrschicht direkt messen. Außerdem werden wir die Auswirkungen magnetischer Adatome auf die Fluktuationseigenschaften untersuchen. Unsere Ergebnisse werden es uns ermöglichen, ein umfassendes Bild des Einflusses von externen Rauschquellen sowie von der Bedeutung interner Rauschquellen in Josephson-Kontakten zu erlangen. Dieses Wissen kann sich als wesentlich für die Optimierung von Bauelementen mit Josephson-Kontakten erweisen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen