Детектирование и спектроскопия электромагнитного излучения джозефсоновскими переходами из высокотемпературных сверхпроводников тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.01, доктор физико-математических наук Дивин, Юрий Яковлевич

• Дивин, Юрий Яковлевич
• доктор физико-математических наук
• 2010

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Дивин, Юрий Яковлевич

Введение

1 Джозефсоновские методы детектирования, и-спектроскопии

1.Г Нестационарный эффект Джозефсона 7 1.21 Адмиттансная джозефсоновская спектроскопия

1.3 Квадратичное детектирование шгильберт-спектроскопия

1.41 Перспективные применения джозефсоновских методов детектирования и спектроскопии

1.5 Постановка задачи? • 14'

2" Джозефсоновское детектирование и гильберт. спектроскопия с 15 переходами^ из низкотемпературных сверхпроводников

3 Обоснование использования ВТСП джозефсоновских переходов 22" для детекторования и спектроскопии'

3.1- ВТСП как базовые материалы для джозефсоновских переходов^

3.2' Виды и выбор тонкопленочных ВТСП переходов

3.3 Выводы

4 Экспериментальные методики и установки.

4.1 Приготовление бикристаллических ¥Ва2Си307х переходов >

4.2 Структурные исследования ¥Ва2Си307х пленок и переходов

4.3 Исследования нространственной электрической неоднородности

414ч Интеграция переходов в криостаты и криоохладители

4.5 Выводы«

5 Электрические и структурные характеристики ¥Ва2Си307х 48 пленок и бикристаллических переходов

5.1 Эпитаксиальные УВа2Си307х пленки

5.2 Переходььизс-ориентированных пленок

5.3 Переходы из пленок с взаимнонаклоненными« осями с

5.4 Влияние низкотемпературного отжига в кислороде на ВАХ и 72 низкочастотные флуктуации в переходах

5.5 Выводы

6 Квадратичное детектирование электромагнитного излучения 85 ВТСП переходами

6.1 Введение

6.2 Согласование переходов с антеннами

6.3 Нестационарный эффект Джозефсона в бикристаллических

ВТСП переходах

6.4 Инструментальная функция и форма линии джозефсоновской генерации

6.5 Динамический диапазон по мощности

6.6 Классическое детектирование

6.7 Выводы

7 Гильберт-спектроскопия на основе ВТСП переходов

7.1 Макеты гильберт-спектрометров на основе ВТСП переходов

7.2 Спектральный анализ полихроматических источников терагерцового излучения

7.3 Спектральный анализ переходного излучения

7.4 Гильберт-спектроскопия с использованием ртутной лампы

7.5 Идентификация жидкостей с помощью 127 гильберт-спектроскопии

7.6 Выводы 138 Заключение 139 Список опубликованных работ 143 Список литературы 155 Благодарности

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Детектирование и спектроскопия электромагнитного излучения джозефсоновскими переходами из высокотемпературных сверхпроводников»

Сверхпроводниковая электроника начала бурно развиваться» после открытия в начале 60-х годов! прошлого века эффектов квазичастичного' и джозефсоновского туннелирования в переходах сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник (СИС)[1], [2]. Процессы туннелирования в СИС переходах характеризуются малыми шумами, низким уровнем диссипации, высоким уровнем нелинейности статических и динамических характеристик, малой инерционностью и высокой чувствительностью к внешним электромагнитным полям. Такой набор характеристик оказывается весьма привлекательным для создания1 новых перспективных электронных устройств. Туннелирование ' кваз'ичастиц в СИС переходах из низкотемпературных сверхпроводников (№), №>>1) уже успешно используется в высокочувствительных супергетеродинных приемниках электромагнитного излучения, разрабатываемых для> радиоастрономии [3].

Особый интерес вызывают применения» джозефсоновского туннелирования. Например, стационарный эффект Джозефсона используется в высокочувствительных сверхпроводящих квантовых интерференционных датчиках (СКВИД) постоянных магнитных полей [4]. А нестационарный эффект Джозефсона применяется в метрологии для; обеспечения, квантового стандарта постоянного электрического напряжения, в цифровой электронике при разработке' сверхбыстродействующих элементов логики, аналогоцифровых и цифро-аналоговых преобразователей, а также при исследованиях возможности создания генераторов, детекторов и спектрометров электромагнитного излучения [5]-[9].

Особый интерес представляет реализация детекторных и спектроскопических применений нестационарного эффекта Джозефсона в терагерцовом диапазоне частот. В последнее время этот диапазон, охватывающий область частот от 0.1 ТГц до 10 ТРц и являющийся промежуточным» между СВЧ и инфракрасной областями спектра привлекает все большее внимание исследователей, специализирующихся в физике твердого 4 тела, физике высоких энергий, телекомуникациях, биологии, медицине и проблемах безопасности [10]-[12]. Общепринятые методы детектирования и спектроскопии, разработанные для более низких частот, в микроволновом диапазоне, или для более высоких частот, в инфракрасном диапазоне, существенно ухудшают свои параметры при применении их в- промежуточном терагерцовом диапазоне [11].

Основные достижения в сверхпроводниковой электронике до последнего времени были связаны с использованием туннельных переходов из низкотемпературных сверхпроводников, таких как Nb или NbN с рабочими температурами, как правило, в области температур жидкого гелия. Ограничение-сверху на частотный диапазон у туннельных переходов связано с наличием в спектре возбуждений сверхпроводника энергетической щели 2А. Для Nb и NbN эти граничные щелевые частоты 2A/h составляют около 700 ГГц и 1200 ГГц, соответственно. Данное обстоятельство не позволяет существенно продвинуться вглубь терагерцового диапазона, используя переходы из традиционных низкотемпературных сверхпроводников. Кроме того, для эффективной работы ряда детекторов и спектроскопических методов^ основанных на нестационарном эффекте Джозефсона, необходимо, чтобы джозефсоновские переходы описывались в рамках идеальной резистивной модели [13]. Приближение к резистивной модели возможно в реальных переходах с малой электрической емкостью, у которых напряжения V и частоты /, значительно ниже щелевых 2А/е и 2A¡h, соответственно. Это обстоятельство еще более ограничивает рабочие частоты таких устройств.

С открытием в 1986 году высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) [14], у которых величины энергетических щелей 2А/е могут достигать несколько десятков мВ [15], а щелевые частоты 2А//г , соответственно, могут достигать десятков ТГц, появилась принципиальная возможность существенно расширить частотный диапазон сверхпроводящих приемных и спектроскопических устройств в область терагерцовых частот. Кроме того их рабочие температуры могут быть повышены вплоть до температур 60-80 К, где возможно применение жидкого азота или эффективных и надежных криогенных охладителей замкнутого цикла, например, криоохладителей, работающих по циклу Стирлинга.

При использовании ВТСП материалов могут быть созданы электронные устройства, в т.ч. приемные и спектроскопические устройства на основе нестационарного эффекта Джозефсона, превосходящие по таким своим основным характеристикам, как быстродействие, чувствительность, частотный диапазон, аналогичные устройства, основанные на других принципах.

Следует отметить, что по сравнению ■ с приготовлением переходов из низкотемпературных сверхпроводников, например из чистого ниобия, создание качественных джозефсоновских переходов на основе ВТСП представляется значительно более трудной задачей как вследствие более многочисленного элементного состава и более сложной кристаллографии, так и значительно более низких величин длин когерентности у ВТСП материалов.

Данная диссертационная работа и посвящена изучению практической реализации джозефсоновских методов детектирования и спектроскопии в широкой, вплоть до терагерцовой области1 частот электромагнитного излучения, на основе высокотемпературных сверхпроводников.

Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения, списка опубликованных печатных работ из 84 наименований и списка цитированной литературы из 68 наименований. Она содержит 167 страниц текста, включая 41 рисунок и 2 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы экспериментальной физики», Дивин, Юрий Яковлевич

Основные результаты диссертации отражены в 84 печатных работах, в том числе 78- статьях и 6 авторских свидельствах и патентах, которые опубликованы в изданиях, включенных в перечень Высшей аттестационной комиссией (ВАК). Список опубликованных работ соискателя в изданиях, включенных в перечень ВАК (в том числе, входящих в системы, цитирования Web of Science, Scopus, Web of Knowledge), приведен в конце диссертации.

Представленный цикл работ не включает материалы, вошедшие в кандидатскую диссертацию автора, которая была защищена в ИРЭ в 1979 году [14]. Однако, первое экспериментальное подтверждение работы Гильберт спектроскопии было получено с помощью ниобиевых микроконтактов, разработанных во время работы автора над кандидатской диссертацией, и из экспериментов, проведенных во время работы автора над кандидатской диссертацией и не включенных в кандидатскую диссертацию.

В данной диссертационной работе представлены основы детектирования и спектроскопических методик, базирующейся на нестационарном эффекте Джозефсона, и приведены» результаты экспериментальных работ соискателя в этой' области:. Можно сделать вывод о том, что при использовании разработанных бикристаллических джозефсоновских переходов из высокотемпературных сверхпроводников, частотно-селективное детектирование, гильберт-спектроскопия и адмиттансная спектроскопия могут успешно применяться в субтерагерцом и терагерцовом диапазонах, начиная от нескольких ГГц и вплоть до 5 ТГц.

В терагерцовой области были продемонстрированы, спектральный диапазон, составляющий до двух порядков, и спектральное разрешение порядка 10"3. Было показано, что динамический диапазон по мощности частотного-селективного детектировании и гильберт-спектроскопии. превосходит пять порядков. В4 субтерагерцовом частотном диапазоне при охлаждении джозефсоновских переходов до температуры жидкого азота была получена величина ИЕР порядка 10~14Вт/Гц1/2.

Адмиттансная спектроскопия использовалась для изучения терагерцовых потерь, возникающих в области энергетического барьера и при возбуждении оптических фононов в берегах джозефсоновских переходов* из высокотемпературных сверхпроводников, а также при анализе частотных свойств широкополосных логпериодических антенн. Указывается на большие возможности адмиттансной спектроскопии при исследовании низкоэнергетичных возбуждений в джозефсоновских переходах из высокотемпературных сверхпроводников и его окружении.

Развитие частотно-селективного детектирования и гильбертспектроскопии соответствует этапу разработок лабораторных образцов действующих устройств, основанных на использовании джозефсоновских переходов из высокотемпературных сверхпроводников и работающих при температурах, достигаемых с помощью криоохладителей Стирлинга. Уже была

141 продемонстрирована быстрая гильберт-спектроскопия для исследования электромагнитного излучения с суммарным временем измерений не более 7 миллисекунд. Выполнены первые измерения терагерцовых спектров отражения жидкостей, поглощения газов, параметров фильтров, полихроматических спектров излучения когерентных осцилляторов и непрерывного спектра переходного излучения от электронных сгустков.

Детектирование и спектроскопия на основе низкоомных джозефсоновских переходов из высокотемпературных сверхпроводников, представляются весьма перспективными для проведения быстрых измерений при использовании импульсных источников терагерцового излучения, как для исследования новых терагерцовых источников, так и в системах с существующими источниками. Область приложения гильберт-спектроскопии, используя ее потенциал при спектральных исследованиях жидкостей, можно расширить в биологию, медицину, сферу безопасности и т.п. Также высокоомные джозефсоновские ВТСП переходы могут быть весьма перспективны для создания быстрых и чувствительных решеток детекторов для визуализации терагерцового излучения. >

Список опубликованных работ

А1. Дивин, Ю.Я. Реальная аппаратная функция решеточного монохроматора/ Ю.Я. Дивин, О.Ю. Полянский, А.Я. Шульман // Оптика и спектроскопия.-1979.- Т.47.- Вып.1.- С. 170-181.

А2. Дивин, Ю.Я. Спектроскопия некогерентного излучения с помощью эффекта Джозефсона/ Ю.Я. Дивин, О.Ю. Полянский, А.Я. Шульман// Письма в Журнал технической физики.- 1980.- Т.6.-Вып.17,- С. 1056-1061. A3. А.с.730065, МКИ G 01 J 3/28. Спектрометр миллиметрового, субмиллиметрового и инфракрасного диапазонов / Ю.Я. Дивин, О.Ю. Полянский О.Ю., А.Я. Шульман (СССР).- № 2639130/18-25; заявл. 06.07.1978; опубл. 23.06.1981; Бюл. №23.- 4 е.: ил.

А4. А.с. 881538, МКИ G 01 J 3/28. Способ измерения спектрального распределения интенсивности излучения / Ю.Я. Дивин, О.Ю. Полянский, А.Я. Шульман А.Я. (СССР).- № 2639129/18-25; заявл. 06.07.1978; опубл. 15.11.1981; Бюл. №42.- 4 е.: ил.- Пат. 4287418 США, МПК G01J3/28. Method for measuring the spectral distribution of electromagnetic radiation intensity and spectrometer of millimetric and far-infrared ranges for effecting same // J.Y. Divin, O.J. Polyansky, A.Y. Shulman. № 06/052688; Опубл. 01.09.1981. - 12c. : ил. A5. Divin, Yu.Ya. Incoherent radiation spectroscopy based on ac Josephson effect/ Yu.Ya. Divin, O.Yu. Polyanski, A.Ya. Schul'man // IEEE Transactions on Magnetics.- 1983.- V.25.- No.2.- P.613-615.

A6. Дивин, Ю.Я. О ширине линии линии джозефсоновской генерации в дальнем инфракрасном диапазоне/ Ю.Я. Дивин, Н.А. Мордовец // Письма в Журнал технической физики.- 1983.- Т.9.- С. 253-255.

А7- А.с. 1099304, МКИ G 02 В 7/18. Устройство для юстировки оптических элементов // Ю.Я. Дивин, Н.А. Мордовец (СССР).- № 3548117/18-10; заявл. 02.02.1983; опубл. 23.06.1984; Бюл. №23.- 4 е.: ил.

А8. Hansen, J.B., Full splitting of the first zero-field steps in the I-V curve of

Josephson junctions of intermediate length/ J.B. Hansen, Yu.Ya. Divin, J. Mygind //

Physical Review В.- 1986.- V.33.- No.l.- P.605-607.

143

А9. Губанков, В.Н. Особенности взаимодействия электромагнитно о излучения-миллиметрового диапазона длин волн с тонкими пленками YBaCuO/ В.Н. Губанков, Ю.Я. Дивин, С.Г. Зыбцев, П.М. Шадрин, Р.Н. Шефталь // Письма в Журнал техической физики.- 1988.- Т. 14.- №8.- С.753-756.

А10. Afanasyev, A.S. Response of YBaGuO thin films to electromagnetic radiation, and their electrical characteristics/ A.S. Afanasyev, A.F. Volkov, V.N. Gubankov, Yu.Ya. Divin, P.M. Shadrin // IEEE Transactions on Magnetics.- 1989.- V.25.-No.2.- P.2571-2574.

All. Афанасьев, A.C. Размерные эффекты в электропроводности тонкопленочных мостиков из- высокотемпературных сверхпроводников/ А.С. Афанасьев, А.Ф. Волкову В.Н. Губанков, Ю.Я. Дивин, П.М. Шадрин // Физика низких температур.- 1989i- Т.15.- №3.- G.322-325.

А12. Афанасьев, А.С. Размерные эффекты в электропроводности тонкопленочных мостиков из высокотемпературных сверхпроводников/ А.С. Афанасьев, В.Н. Губанков, Ю.Я. Дивин, П.М. Шадрин // Письма в ЖЭТФ.-1989.- Т.49.- №12.- С.674-677

А13. Gubankov, V.N. AC Josephson effect in high~rc poly crystalline thin-film bridges / V.N. Gubankov, Yu.Ya. Divin, I.M. Kotelyanskii, V.B: Kravchenko // IEEE Transactions on Magnetics.- 1991.- V.27.- No.2.- P. 2840-2843. A14. Afanasyev, A.S. Size effects in electrical behavior of high-Tc thin-film bridges / A.S. Afanasyev, V.N. Gubankov, Yu.Ya. Divin // IEEE Transactions on on Magnetics.- 1991.- V.27.- No.2.- P.3312-3315.

A15. Divin, Yu.Ya. Laser probing of high-Tc superconducting thin films/ Yu.Ya. Divin, F.Ya. Nad', V.Ya. Pokrovskii, P.M. Shadrin // IEEE Transactions on Magnetics.- 1991.-V.27.-No.2.-P. 1101-1104.

A16. A.c.1693399, МКИ G01J5/50. Способ измерения пространственного распределения интенсивности электромагнитного излучения / Ю.Я: Дивин (СССР).- №4036988/25; заявл. 18.03.1986; опубл. 23.11.1991; Бюл. №43.- 4 е.: ил.).- Пат. 5123733 США, МПК G01J1/00. Method for measuring the spatial distribution of electromagnetic radiation intensity / J.Y. Divin.- №460348; опубл. 23.06.1992.- 9c. :ил.

A17. Дивин, Ю.Я. Джозефсоновские туннельные переходы с малой плотностью тока на основе гетероэпитаксиальныхслоев нитрида ниобия/ Ю.Я. Дивин, P.JI. Зеленкевич, Комашко, B.JI. Носков, В.В. Павловский // Письма в ЖТФ.- 1991.-Т.17.- №13.- С.32-36.

А18. Divin, Yu.Ya. Percolation and Josephson effects in high-rc polycrystalline thin films / Yu.Ya. Divin, V.N. Gubankov // Superconducting devices and their applications. Springer proceedings in physics, Ed. H.Koch, H. Liibbig, Springer Verlag., Berlin.- 1992:- V.64.- P.66-70.

A19. Еельбух, C.C. Джозефсоновские туннельные переходы, на (110) поверхности монокристалла ниобия с естественным барьером, из оксида ниобия/ С.С. Гельбух, Ю.Я. Дивин, В.И. Петросян // Письма в ЖТФ.- 1992,-Т.18.- С.23-26.

А20. А.с. 1785056, МКИ H01L39/22. Сверхпроводящее электронное устройство и способ его изготовления. / В.Н. Губанков В.Н., Ю.Я. Дивин, И.М. Котелянский; В!Б. Кравченко (СССР).- № 4862007/25; заявл. 04.09.90; опубл. 30.12.92, Бюл. № 48.- 5 е.: ил.

А21. Divin, Yu.Ya. Josephson oscillations and noise temperatures in YBa2Cu307„x grain-boundary junctions/ Yu.Ya. Divin, J. Mygind, N.E. Pedersen, P. Chaudhari // Applied Physics Letters.- 1992.- V.61.- No.25.- P.3053-3055. A22. Divin, Y.Y. Linewidth of Josephson oscillations in YBa2Cu307.x step-edge grain-boundary junctions/ Y.Y. Divin, A.V. Andreev, A.I. Braginski, G.M. Fischer, K. Herrmann, J. Mygind, N.F. Pedersen, M. Siegel // Future Directions of Nonlinear Dynamics in Physical and Biological Systems (NATO Advanced Science Institutes Series, Series B, Physics) - 1993.- V.312.- P. 343-346.

A23. Divin, Yu. Ya. Millimeter-wave Hilbert-transform spectrum analyzer based on Josephson junction/ Yu. Ya. Divin, S. Y. Larkin, S. E. Anischenko, P. V. Khabaev, S. V. Korsunsky // International Journal of Infrared and Millimeter Waves.- 1993.-V.14.- No.6.- P.1367-1373.

А24. Divin, Yu.Ya. Linewidth of Josephson radiation in YBaGuG grain-boundary junctions / Yu.Ya. Divin, J. Mygind, N.F. Pedersen, P. Chaudhari // IEEE Transactions on Applied Superconductivity.- 19931- V.3.- No. 1.- P.2337:2340. A25. Divin, Yu.Ya; Millimeter-waveresponse^and linewidth of Josephson radiàtionin: YBa2Cu307.x step-edge junctions/ Yu.Ya. Divin, A.V. Andreev, G.M. Fischer, J. Mygind, N.F. Pedersen, K. Herrmann, V.N. Glyantsev, M. Siegel, A.I. Braginski // Applied-Physics Letters.- 1993.- V.62.- No. 11.- P. 1295-1297. A26. Andreev, A.V. Josephson effects in YBa2Gu307x grain boundary junctions on (001) NdGa03 bicrystal substrates/ A.V. Andreev, Yu.Ya. Divin, V.N. Gubankov,

FM! Kotelyanskiiv V.B!,Kravchenko; S.G. Zybtsev, E.A. Stepantsov // Physica ' C.-1994.- V.226.- P: 17-22;

A27. Divin, Yu.Ya. Imaging of electrical inhomogeneities in YBa2Cu307.x thin film structures by room-temperature laser scanning microscopy / Yu.Ya. Divin; P.M. Shadrin// Physica C.- 1994.- V.232.- P.257-262.

A28. Fischer, G.M. Ac Josephson? effect in YBa2Gu307.x bicrystal grain boundary junctions/ G.M. Fischer, A.V. Andreev, Yu.Ya. Divin, T. Freltoft, J. Mygind, N.F. Pedersen, Y. Shen, P: Vase // Physica В.- 1994.- V. 194-196;- P. 1687-1688. Л29. Андреев, А;В. Детектирование микроволнового излучения тонкопленочными YBa2Gu307.x микромостиками на бикристаллических подложках из NdGa03 / A.B. Андреев, Ю.Я. Дивин, В.Н. Губанков, И.М; Котелянский, В.Б. Кравченко, €.Г. Зыбцев, Е.А. Степанцов // Письма в Журнал Технической Физики.- 1994.- Т.20.- Вып. 13.- С.24-27.

АЗО. Divin, Yu.Ya. Epitaxial УВа2Си307.х thin films with tilted c-axis orientation / Yu.Ya. Divin, U. Poppe, J.W. Seo, В. Kabius, К. Urban//Physica G.- 1994.- V.235-240.- P.675-676

A31. Grigorieva, I.V. C-axis-orientation-dependent vortex images in epitaxial thin films of YBa2Cu307.x / I.V. Grigorieva, J.W. Steeds, U. Poppe, H. Schulz, Yu.Ya. Divin, J.W. Seoj К. Urban // Physical Review В.- 1994.- V.50.-No.9.- P.6366- 6369. A32. Divin, Y.Y. YBa2Gu307.x grain-boundary Josephson: junctions for Hilberttransform spectroscopy / Divin Y.Y., Poppe U., Schulz H., Klein N., Urban K.,

146

Stepantsov E .A. // Applied Superconductivity 1995. Proceedings of EUCAS 95. Ed. :D.Dew-Hughes, Inst, of Physics Conf. Ser. No. 148, IOP Publishing Ltd., Bristol & Philadelphia.- 1995.- V.2.- P.1645-1648.- ISBN 0 7503 0371 9. A33. Divin, Y.Y. Laser scanning microscopy of electrical inhomogeneities in high-rc Josephson junctions / Y.Y. Divin, P.M. Shadrin // Applied Superconductivity 1995. Proceedings of EUCAS 95. Ed.rD.Dew-Hughes, Inst, of Physics Conf. Ser. No. 148, IOP Publishing Ltd., Bristol & Philadelphia.- 1995.- V.2.- P;1367-1370.- ISBN 0 7503 0371 9.

A34. Divin, Y.Y. YBa2Cu307„x thin films with tilted* c-axis as base electrodes of highly planar junctions / Y.Y. Divin, U. Poppe, P.M. Shadrin, J.W. Seo, B.Kabius, K. Urban // Applied Superconductivity 1995. Proceedings of EUCAS 95. Ed.: D. Dew-Hughes, Inst, of Physics Conf. Ser. No. 148, IOP Publishing Ltd., Bristol & Philadelphia.- 1995.- Y.2.- P.1359-1362.- ISBN 0 7503 0371 9. A35. Divin, Y.Y. YBa2Cu307.x thin-film Josephson junctions on 2x12° bicrystal (110) NdGa03 substrates/ Y.Y. Divin, H. Schulz, U. Poppe, N. Klein, K. Urban, P.M. Shadrin, I.M. Kotelyanskii, E.A. Stepantsov // Physica C.- 1996.- V.256.- No.1-2.-P.149-155.

A36. Divin, Yu.Ya. Millimeter-wave Hilbert-transform spectroscopy with high-71,

Josephson junctions / Yu.Ya. Divin, H. Schulz, U. Poppe, N. Klein, K. Urban, V.V.

Pavlovskii//Applied Physics Letters.- 1996.- V.68.- No. 11.- P.1561-1563.

A37. Divin, Y.Y. Hilbert-transform spectral analysis of millimeter- and submillimeter-wave radiation with high~rc Josephson junctions / Y.Y. Divin, V.V.

Pavlovskii, O.Y. Volkov, H. Schulz, U. Poppe, N. Klein, K. Urban. // IEEE

Transactions on Applied Superconductivity.- 1997.- V.7.- No.2,- P.3426-3429.

A38. Schulz, H. Fabrication and Characterization of YBa2Cu307.x Grain-Boundary

Josephson Junctions on (110) NdGa03 Biciystal and Single-Twin Substrates/ H.

Schulz, U. Poppe, N. Klein, K. Urban, Y.Y. Divin, I.M. Kotelyanskii // IEEE

Transactions on Applied Superconductivity.- 1997.- V.7.- No.2.- P.3009-3012.

A39.' Divin, Y.Y. YBa2Cu307.x Josephson junctions on NdGa03 bicrystal substrates /

Y.Y. Divin., I.M. Kotelyanskii, P.M. Shadrin, O.Y. Volkov, V.V. Shirotov, V.N.

147

Gubankov, H. Schulz, U. Poppe. // Applied Superconductivity 1997. Proceedings of EUCAS 97. Ed.: H.Rogalla and D.H.A. Blank, Inst, of Physics Conf. Ser. No. 158, IOP Publishing Ltd., Bristol & Philadelphia.- 1997.- V.l.- P.467-470.- ISBN 0 7503 0485 5.

A40. Shadrin, P.M. Submicrometer electrical imaging of grain boundaries in high-Tc thin-film junctions by laser scanning microscopy/ P.M. Shadrin, Y.Y. Divin // Physica C- 1998.- V.297.- P.69-74.

A41. Divin, Y.Y, Terahertz Hilbert-transform spectral analysis with high-Tc Josephson junctions: first applications / Y.Y. Divin, O.Y. Volkov, V.V. Shirotov, V.V. Pavlovskiy U. Poppe, P. Schmueser, M. Tonutti, K. Hanke, M. Geitz. // Proceedings SPIE, Conf. Millimeter and4 submillimeter waves IV.- 1998.- V.3465.-P.309-317.

A42. Divin, Y.Y. Hilbert-transform spectroscopy with high-J^ Josephson junctions: first spectrometers and first applications / Y.Y. Divin, U. Poppe., K. Urban, O.Y. Volkov, V.V. Shirotov, V.V. Pavlovskii, P. Schmueser, K. Hanke, M. Geitz, M.Tonutti // IEEE Transactions on Applied Superconductivity.- 1999.- V.9.- No.2.-P.3346-3349.

A43. Shadrin, P.M. Comparative study of electron and laser beam scanning for local electrical chracterization of high-Jc thin films and junctions / P.M. Shadrin, Y.Y. Divin, S. Keil, J. Martin, R.P. Huebener // IEEE Transactions on Applied Superconductivity.- 1999.- V.9.- No.2.- P.3925-3928.

A44. Divin, Y.Y. Epitaxial (101) YBa2Cu307-x thin films on (103) NdGa03 bicrystal substrates / Y.Y. Divin, U. Poppe, C.L. Jia, J.W. Seo, V. Glyantsev// Applied Superconductivity 1999. Proceedings of EUCAS 1999, the 4th European Conference on Applied Superconductivity, Sitges, Spain 14-17 September 1999, Ed. by X. Obradors, F. Sandiumenge and J. Fontcuberta, Inst, of Physics Conf. Ser. No. 167, IOP Publishing Ltd., Bristol & Philadelphia.- 2000.- V.2.- P. 29-32.- ISBN 0 7503 0746 3.

A45. Volkov, O.Y. Far-infrared Hilbert-transform spectrometer based on Stirling cooler / O.Y. Volkov, V.V. Pavlovskii, Y.Y. Divin, U. Poppe // Applied

148

Superconductivity 1999. Proceedings of EUCAS 1999, the 4th European Conference on Applied Superconductivity, Sitges, Spain 14-17 September 1999, Ed. by X. Obradors, F. Sandiumenge and J. Fontcuberta, Inst, of Physics Conf. Ser. No. 167, IOP1 Publishing Ltd., Bristol & Philadelphia.- 2000.- V.2.- P.623-626.- ISBN 0 7503 0746 3.

A46. Divin, Y.Y. Frequency-selective incoherent detection of terahertz radiation by high-rc Josephson junctions / Y.Y. Divin, U. Poppe, O.Y. Volkov, V.V. Pavlovskii // Applied Physics Letters.- 2000.- V.76.- No.20.- P.2826-2828. A47. Пат. 19648234 ФРГ, МПК H01L39/24. Schichtenfolge mit wenigstens einer epitaktischen, nicht c-Achsen orientierten Schicht aus einer mit Hochtemperatursupraleitern kristallographisch vergleichbaren Struktur / Divin» Y., Seo J., Poppe U.; заявитель и патентообладатель Forschungszentrum Jülich.- № 09/091851; заявл. 06.22.98; опубл. 12.04.00.- Пат. 6156706 США, МПК В 32 В 18/00. Layer structure with an epitaxial, non-c-axis oriented HTSC thin film // Divin Y., Seo J., Poppe U.; заявитель и патентообладатель Forschungszentrum Jülich.-№ 09/091851; заявл. 18.12.1996; опубл. 05.12.2000- Пат. 0868753 ЕС, МПК В 32 С 30 В29/10. Layer sequence with at least one-epitaxial, non-c-axis HTSC film or with a layer of a structure crystallographically comparable to HTSC / Divin Y., Seo J., Poppe U.; заявитель и патентообладатель Forschungszentrum Jülich.- № 96946217; заявл. 18.12.1996; опубл. 05.12.2000.

А48. Divin, Y.Y. Terahertz spectral analysis by ac Josephson effect in high-rc bicrystal junctions / Y.Y. Divin, O.Y. Volkov, V.V. Pavlovskii, U. Poppe, К. Urban // IEEE Transactions on Applied Superconductivity.- 2001.- V.ll.- No.l.- P.582-585. 449. Poppe, U. Properties of УВа2Си307.х thin films deposited on substrates and bicrystals with vacinal offcut and realization of high /^„junctions / U. Poppe, Y.Y. Divin, M.I. Faley, C.L. Jia, J.S. Wu, K. Urban // IEEE Transactions on Applied Superconductivity.- 2001.- V.l 1.- No.l.- P.3768-3771.

A50. Shadrin, P.M. Spread of critical currents in thin-film YBa2Cu307.x biciystal junctions / P.M. Shadrin, Y.Y. Divin // IEEE Transactions on Applied

Superconductivity.- 2001.- V.l 1.-No.l.- P.414-417.

149

A51. Shirotov, V. Dynamic range of frequency-selective response of high-rc Josephson detector to millimeter-wave radiation / V. Shirotov, Y.Y. Divin, K. Urban // IEEE Transactions on Applied Superconductivity.- 2001.- V.ll.- No.l.- P.955-957.

A52. Divin, Y. Terahertz Hilbert spectroscopy by high-Josephson junctions/ Y. Divin, O. Volkov, V. Pavlovskii, V. Shirotov, P: Shadrin, U. Poppe, K. Urban // Advances in Solid State Physics.- Ed. B. Kramer (Springer, Berlin, Germany).-2001.- V.4L-P. 301-313.

A53. Divin, Y.Y. Hilbert spectroscopy from gigahertz to terahertz frequencies by high-Tc Josephson ¡junctions / Y.Y. Divin, O.Y. Volkov, M.V. Liatti, V.V. Shirotov, V.V. Pavlovskii, U. Poppe, P. Mi Shadrin, K. Urban // Physica C.- 2002.- V.372.-P.416-419.

A54. Shirotov, V.V. Far-infrared broadband measurements with Hilbert spectroscopy / V.V. Shirotov, Y.Y. Divin, K. Urban // Physica C.- 2002.- V.372.- P.454-456. A55. Shadrin, P. Spread of critical currents in thin-film YBa2Cu307x bicrystal junctions and faceting of grain boundary / Shadrin P., Jia C. L., Divin Y. // Physica C.- 2002.- V.372.- P.80-82.

A56. Divin, Y.Y. Structural and electrical properties of YBa2Cu307.x [100]-tilt grain boundary Josephson junctions with large IcRn-product on SrTiOj bicrystals/ Y.Y. Divin, U. Poppe, C.L. Jia, P.M. Shadrin, K. Urban // Physica C.- 2002.- N312.-P.115-118.

A57. Divin, Y.Y. Spectral Range of the ac Josephson Effect in [001]-tilt YBa2Cu307.x Bicrystal Junctions / Y.Y. Divin, O.Y. Volkov, M.V. Liatti, V.N. Gubankov // IEEE Transactions on Applied Superconductivity.- 2003.- V.13.- No.2.- P.676-679. A58. Shadrin, P. Spread of critical currents in thin-film YBa2Cu307.x bicrystal junctions and faceting of grain boundary / P. Shadrin, C. L. Jia, Y. Divin // IEEE Transactions on Applied Superconductivity.- 2003.- V.13.- No.2.- P.603-605. A59. Shirotov, V. Application of Hilbert spectroscopy to pulsed far-infrared radiation / V. Shirotov, Y. Divin, U. Poppe; H. Larue, E. Zimmermann, A. Ahmet, H. Hailing,

К. Urban // IEEE Transactions on Applied Superconductivity.- 2003.- V.13.- iSTo 2 -P. 172-175.

A60. Дивин, Ю.Я. Бикристаллические джозефсоновские переходы из сориентированных YBa2Cu307-x пленок для, терагерцовой Гильберт-спектроскопии / Ю;Я5 Дивин, ИМ; Котелянский; BiLL Рубанков»// Радиотехника и электроника.- 2003.- Т.48.- №10.- С.1238-1249;

А61. Divin, Y.Y.[100]-tilt YBa2Gu307-x grain- boundary Josephson junctions with high /¿i^-product on?NdGa03 bicrystal substrates / Y.Y. Divin, I.M. Kotelyanskii P.M. Shadrin, C.L. Jia, U. Poppe, К. Urban // Applied Superconductivity 2003. proc 6th European Conf. Appl. Superconductivity, Sorrento; Italy, 14-16 Sept. 20031 IOP Conf. Series N 181. Ed.:A. Andreone, G.P. Pepe, R. Cristiano and G. Masulo. IQP Publishing (Bristol. Philadelphia).- 2004.- P;3T12;-3T18.-'ISBN 07503 09814. A62. Divin, Y.Y. Terahertz Josephson effect in [001]- and [100]-tilt YBa2Cu О

3 7-x grain-boundary junctions / Y.Y. Divin, O.Y. Volkov, M.V. Liatti, V.N. Gubankov, К Urban // Applied, Superconductivity 2003. Proc. 6th European Conf. Appl Superconductivity (Sorrento, Italy, 14-16 Sept. 2003), IOP Conf. Series N, 181, ed • A. Andreone et al., IOP Publishing (Bristol, Philadelphia).- 2004.- P.2970-2977-ISBN. 07503 09814.

A63. Shadrin, P. Faceting of Grain Boundary and Critical Current in [001]-tilt YBa2Cu307.x Bicrystal Junctions / P: Shadrin; C.L. Jia, Y. Divin // Applied Superconductivity 2003. Proc. 6th European. Conf. Appl. Superconductivity Sorrento, Italy, 14-16 Sept. 2003. IOP Conf. Series N 181. Ed.: A.Andreone, G.P Pepe, R. Cristiano and G. Masulo. IOP Publishing (Bristol, Philadelphia).- 2004 - p 3053-3058.- ISBN 07503 09814

A64. Liatti, M.V. Low-frequency noise in [001]- and [100]-tilt YBa2Cu307.x grain-boundary Josephson junctions /M.V. Liatti., Y.Y. Divin, V.N. Gubankov, K. Urban // Applied Superconductivity 2003; Proc. 6th European: Conf. Appl Superconductivity (Sorrento, Italy, 14-16 Sept. 2003), IOP Conf. Series N 181., ed.: A. Andreone et al., IOP Publishing (Bristol, Philadelphia).- 2004.- P. 3106-3111-ISBN 07503 09814.

А65. Divin, Y.Y. Terahertz Josephson detectors and Hilbert spectroscopy / Y.Y. Divin, M.V. Liatti, V.V. Shirotov, U. Poppe, V.N. Gubankov, K. Urban // Conf. Digest of the 2004 Joint 29th Int. Conf. on Infrared and Millimeter Waves and 12th Int. Conf. on Terahertz Electronics, Karlsruhe, Germany, 2004 (ed. M. Thumm,W. Wiesbeck, IEEE, Piscataway, NJ).- 2004.- P.277-278.- ISBN: 0-7803-8490-3. A66. Широтов, B.B. Частотно-селективный YBa2Cu307-x джозефсоновский детектор: динамический диапазон по мощности в субтерагерцовом диапазоне частот / В.В. Широтов, Ю.Я. Дивин // Письма в ЖТФ.- 2004.- Т.ЗО.- №12.-С.79-85.

А67. Широтов, В.В. Оптимальная фильтрация широкополосного излучения в Гильберт-спектроскопии / В.В: Широтов, Ю.Я. Дивин // Письма в ЖТФ.- 2004.-Т.30.- №13.- С.59-64.

А68. Широтов, В.В. Частотно-селективный джозефсоновский детектор импульсного субтерагерцового излучения / В.В. Широтов, Ю.Я. Дивин // Радиотехника и электроника.- 2004.- Т.49.- № 9.- С.1135-1139. А69. Divin, Y.Y. Terahertz Detection and Spectroscopy Based on High-rc Josephson Junctions / Y.Y. Divin, M.V. Liatti, D.A. Tkachev, V.V. Pavlovskii, V.V. Shirotov, O.Y. Volkov, U. Poppe, C.L. Jia, V.N. Gubankov, K. Urban // Proc. 18th Int. Conf. on Appl. Electromagnetics and Communications, Dubrovnik, Croatia, 12-14 October 2005 (Ed. D. Bonefacic, KoREMA, Zagreb, Croatia).- 2005.- P.149-152.- ISBN: 953-6037-44-0.

A70. Divin, Y.Y. Classical and Josephson detection of terahertz radiation using YBa2Cu307.x [100]-tilt bicrystal junctions./ Y.Y. Divin, D.A. Tkachev, V.V. Pavlovskii, O.Y. Volkov, M.V. Liatti, V.N. Gubankov, K. Urban // Journal of Physics: Conference Series.- 2006.- V.43.-P.1322-1325

A71. Liatti, M. Effect of low-temperature ozone annealing on current-voltage characteristics and 1 If noise of YBa2Cu307.4. [100]-tilt biciystal junctions / M. Liatti, Y. Divin, U. Poppe, V. Gubankov, K. Urban // Journal of Physics: Conference Series.- 2006.- V.43.- P.1211-1214.

А72. Лятти, M.B. Сигнальные и шумовые характеристики терагерцового частотно-селективного джозефсоновского YBa2Cu307x детектора / М.В. Лятти, Д.А. Ткачев, Ю.Я. Дивин // Письма в ЖТФ.- 2006.- Т.32.- №19.- С.79-85 А73. Liatti, M.V. bow-frequency voltage-noise and electrical transport in [100]-tilt YBa2Cu307x grain-boundary junctions / M.V. Liatti, U. Poppe, Y.Y. Divin // Appl. Phys. Lett.- 2006.- V.88.- 152504 (3 Pages).

A74. Divin, Y.Y. Broadband THz detection by high-rc Josephson junctions I Y.Y. Divin, V.V. Pavlovski, D.A. Tkachev, O.Y. Volkov, V.N. Gubankov, K. Urban // Conference Digest of the 2006 Joint 31st International Conference on Infrared and Millimeter Waves and 14th International Conference on Terahertz Electronics, Sept. 18-22, 2006 Shanghai, China (Eds. S. C. Shen- et all).- 2006.-P. 345-345.- ISBN: 14244-0399-5.

A75. Divin, Y.Y. Josephson tunneling in [100]-tilt YBa2Cu307.x bicrystal junctions / Y.Y. Divin, M.V. Liatti, D.A.Tkachev, U. Poppe // Physica C.- 2007.- V.460-462.-P.1270-1271.

A76. Lyatti, M. Signal and noise characteristics of terahertz frequency-selective and broadband high-Fc Josephson detectors / M. Lyatti,- Y. Divin, О. Volkov, V. Pavlovskii, V. Gubankov, K. Urban- // IEEE Transactions on Applied Superconductivity.- 2007,- V.17.- No.2.- P.332-335.

A77. Lyatti, M.V. Electrical transport and noise properties of [100]-tilt YBa2Cu307x grain-boundary junctions with high IcRn product / M.V. Lyatti, U. Poppe, Y.Y. Divin // IEEE Transactions on Applied Superconductivity.- 2007.- V.17.- No.2.- P. 314317.

A78. Divin, Y. High-Tc Josephson Detectors and Hilbert Spectroscopy for Security Applications / Y. Divin, U. Poppe, V.N. Gubankov, K. Urban // IEEE Sensors J.-2008. -V.8. - P.750-757.

A79. Divin, Y. Josephson spectroscopy of terahertz losses in [100]-tilt YBa2Cu307.x bicrystal junctions / Y. Divin, M. Lyatti // J. of Phys.: Conf. Ser.- 2008.- V.97.-012223 (6 pages).

А80. Divin, Y. Hilbert spectroscopy of liquids for security screening / Y. Divin, U. Poppe, K. Urban // Detection of liquid explosives and flammable agents in connection with terrorist actions (NATO Science for Peace and Security Series B, Springer Netherlands. Ed. H. Schubert, A. Kuznetsov).- 2008.- P. 189-204. A81. Дивин, Ю.Я. Терагерцовая спектроскопия на основе джозефсоновских переходов из высокотемпературных сверхпроводников / Ю.Я. Дивин, У. Поппе, И.М. Котелянский, В.Н. Губанков, К. Урбан // Радиотехника и электроника.-2008.- Т.53.-Ж10.- С.1205-1222.

А82. Lyatti, М. Liquid identification by Hilbert spectroscopy / M. Lyatti, Y. Divin, U. Poppe, K. Urban // Supercond. Sci. Technol.- 2009.- V.22. - 114005 (8 pages). A83. Волков, О.Ю. Джозефсоновская адмиттансная спектроскопия характеристик логопериодической антенны в субмиллиметровом диапазоне длин волн / О.Ю. Волков, В.Н. Губанков, И.И. Гундарева, Ю.Я. Дивин, В.В.Павловский // Радиотехника и электроника.- 2009.- Т.54. - No.l 1.- С.1381-1386.

А84. Divin, Y. Hilbert spectroscopy based on the ac Josephson effect for liquid identification / Y. Divin, M. Lyatti, U. Poppe, K. Urban // J. Phys.: Conf. Ser. -2010.-V.234.- 042005 (12 pages).

Заключение

Суммируя выводы по отдельным главам, можно сформулировать следующие основные результаты диссертации, которые получены впервые и выносятся на защиту:

1. Экспериментальная часть разработки метода гильберт-спектроскопии: обнаружение уширения джозефсоновского отклика внешним излучением, подтверждение работоспособности при использовании джозефсоновских переходов из высокотемпературных сверхпроводников и аналоговая часть спектрометров.

2. Условия приготовления и электрические параметры эпитаксиальных пленок УВагСизОу.х с наклонными, до, 72°, осями с для применений в качестве базовых электродов в джозефсоновских переходов.

3. Методики приготовления и лазерного контроля джозефсоновских бикристаллических переходов из УВа2Сиз07х с характерными напряжениями IcR„ до 8 мВ и отличиями их ВАХ от ВАХ в резистивной модели, не превышающими 0,5% при. температурах выше 50К, для применений в терагерцовых детекторах и .спектрометрах.

4. Демонстрация применения адмиттансной джозефсоновской спектроскопии для исследования потерь в барьерах и электродах ВТСП переходов, а также в их окружении.

5. Разработка макетов частотно-селективных детекторов на основе джозефсоновских бикристаллических УВа2Си307.х переходов, в т.ч. с охлаждением без использования криогенных жидкостей, и достижение параметров, определяемых собственными флуктуациями в переходах и поглощением на оптических фононах в УВа2Си307.х, а именно: спектральный диапазон f} = 5 GHz - 5 THz, относительное разрешение öf/f до 10"3, мощность, эквивалентная шуму, NEP = (8±5)-10"15 W/Hz1/2, динамический диапазон по мощности D = 105.

6. Разработка макетов гильберт-спектрометров с использованием джозефсоновских детекторов из УВа2Си307.х, в т.ч. с охлаждением без использования криогенных жидкостей.

7. Демонстрация применений гильберт-спектроскопии для быстрого анализа источников терагерцового излучения и для идентификации жидкостей.

Разработанные методы приготовления и контроля качества ВТСП джозефсоновских переходов, проведенные экспериментальные исследования их основных свойств, реализация детекторных и спектроскопических применений на основе ВТСП, представляют значительную ценность и могут рассматриваться1 как решение крупной научной проблемы в сверхпроводниковой' электронике - создание технологических и физических основ детекторов и спектрометров на основе ВТСП джозефсоновских переходов.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Дивин, Юрий Яковлевич, 2010 год

1. Giaever, I. Energy gap in superconductors measured by electron tunneling // Phys. Rev. Lett.-1960.- V.5.- P. 147-148

2. Josephson, B. D. Possible new effects in superconductive tunneling // Phys. Lett.- 1962.- V.1.-P.251-253.

3. Zmuidzinas J., Richards P.L. Superconducting detectors and mixers for millimeter and submillimeter astrophysics // Proc. IEEE.- 2004.- V.92.-P.1597-1616.

4. Kleiner, R. Superconducting quantum interference devices: state of the art and applications / R. Kleiner, D. Koelle, F. Kudwig, J. Clarke // Proc. IEEE.-2004.- V.92.- P.1534-1548.

5. Benz S.P., Hamilton C.A. Application of the Josephson effect to voltage metrology. // Proc. IEEE.- 2004.- V.92.- P.1617-1629.

6. Berggren, K.K. Quantum computing with superconductors // Proc. IEEE.-2004.- V.92.- P.1630-1638.

7. Hayakawa, H. Superconducting digital electronics/ Ii.- Hayakawa, N. Yoshikawa, S. Yorozu, A. Fujimaki // Proc. IEEE.- 2004.- V.92.- No. 10.-P.1549-1563.

8. Mukhanov, O.A. Superconductor analog-to-digital converters / O.A. Mukhanov, D. Gupta, A.M. Kadin, V.K. Semenov // Proc. IEEE.- 2004.-V.92.- No. 10.- P.1564-1584.

9. Winkler, D. Superconducting analogue electronics for research and industry// Supercond. Sci. Technol.- 2003.- V.16.- P.1583-1590.

10. Woolard, D.L. Terahertz Frequency Sensing and Imaging: A Time of Reckoning Future Applications? / D.L. Woolard, E.R. Brown, M. Pepper, M. Kemp // Proc. IEEE.- 2005.- V.93.-No. 10.-P. 1726-1743.

11. Tonouchi M. Cutting-edge terahertz technology// Nature Photonics.- 2007.-V.I.- P.97-105.

12. Лихарев K.K., Ульрих Б.Т. Системы с джозефсоновскими контактами // м:: МГУ.- 1978.

13. Bednorz J. G., Müller К. A. Possible high-Tc superconductivity in the Ba-La-Cu-0 system // Z. Phys. B: Condens.Matter.- 1986.- V.64.- P.189-193.

14. Damascelli A., Hussain Z., Shen Z.-X. Angle-resolved photoemission studies of the cuprate superconductors // Rev. Mod. Phys.- 2003.- V.75.- P. 473-541.

15. Волков А.Ф: Влияние импеданса внешнею цепи на вольтамперную характеристику джозефсоновского перехода // Радиотехника и электроника.- 1972.-Т.17.- № 12.- С. 2581-2583.

16. Артеменко С.Н. О чувствительности метода спектроскопии на основе эффекта Джозефсона // Радиотехника и электроника.- 1973.- Т. 18.- №1. С. 1997-1999.

17. Дивин Ю.Я., Полянский, О.Ю., Шульман А.Я: Спектроскопия некогерентного излучения) с помощью эффекта Джозефсона// Письма в Журнал технической'физики.- 1980.-Т.6.-Вып.17.- С. 1056-1061.

18. Shul'man A.Ya. Kosarev E.L., Tarasov M.A. Hilbert-Transform Spectroscopy Based on the ac Josephson Effect. Theory and Computational Technique // J. Commun. Techn: Electronics.- 2003.- V.48.- P.-l 124-1236.

19. Chantry, G. W. Submillimetre Spectroscopy // London and New York: Academic Press.-1971.

20. Nuss M.C., Orenstein J. Terahertz Time-Domain Spectroscopy // in Millimeter and' Submillimeter Wave Spectroscopy of Solids.- Ed.: G. Grüner.- Berlin: Springer.- 1998.- P. 7-50.

21. Koshelets, V. P. Superconducting phase-locked local oscillator for asubmillimetre integrated receiver / V. P: Koshelets, S. V. Shitov, L. V.

22. Filippenko, P. N. Dmitriev, A. B. Ermakov, A. S. Sobolev, M. Yu. Torgashin,156

23. A. L. Pankratov, V. V. Kurin, P. Yagoubov, R. A. Hoogeveen // Supercond. Sci. Technol.- 2004.- V.17.- S.127-131.

24. Tarasov, M. Terahertz spectroscopy with a Josephson oscillator and a SINIS bolometer / M. Tarasov, L. Kuz'min, E. Stepantsov, I. Agulo, A. Kalabukhov, M. Fominskii, Z. Ivanov, T. Claeson*// JETP Lett.- 2004.- V. 79.- No. 6- P. 298-303.

25. Дивин Ю.Я., Надь Ф.Я. Зависимость избыточного тока в сверхпроводящих точечных контактах от температуры и напряжения // Письма ЖЭТФ.- 1979.- Т.29.- Вып.9.- С.567-570.

26. Tarasov, М.А. Quasioptical Hilbert Transform Spectrometer/ M. A. Tarasov, A.Ya. Shul'man, G. V. Prokopenko, V. P. Koshelets, O. Yu. Polyanski, I. L. Lapitskaya, A. N. Vystavkin // IEEE Trans. Appl. Supercond.- 1995.- V.5.-P.2686-2689.

27. Golubov A.A., Kupriyanov M. Yu., Il'ichev E. The current-phase relation in Josephson junctions//Rev. Mod. Phys.- 2004,- V.76.- P.412-469.

28. Бароне А., Патерно Дж. Эффект Джозефсона: физика и применения // Пер. с англ.- М.: Мир.- 1984.

29. Hilgenkamp Н., Mannhart J. Grain boundaries in high-T^ superconductors // Rev. Mod. Phys.- 2002.- V.74.- P.485-549.

30. Фал ей М.И. Тонкопленочные гетероструктуры оксидных сверхпроводников и их применение для сверхпроводниковых квантовых интерферометров // Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук,- ИРЭ РАН.- Москва.- 2005.- 402 стр.

31. Рорре, U. Low-resistivity epitaxial YBa2Cu307 thin films with improvedmicrostructure and reduced microwave losses/ U. Poppe, N. Klein, U. Dahne,157

32. H. Soltner, C.L. Jia, B. Kabius, K. Urban, A. Lubig, K. Schmidt, S. Hensen, S.Orbacn, G. Millier, H. Piel. // J. Appl. Phys.- 1992.- V.71.- P.5572-5578.

33. Mannhart, J. Spatially resolved observation of supercurrents across grain boundaries in YBaCuO film/ J. Mannhart, R. Gross, K. Hipler, R.P. Huebener, C.C. Tsuei, D. Dimos, PI Chaudhari // Science.- 1989.- V.245.- P. 839-841.

34. Шадрин, П.М. Визуализация локальных электрических неоднородностей ВТСП пленок и структур с помощью лазерного зондирования. // Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук.- ИРЭ АН СССР.- Москва.- 1997.- 115 стр.

35. Lengfellner, H. Thermoelectric Effect in Normal-State YBa2Cu3075 Films / H. Lengfellner, S. Zeuner, W. Prettl, KF. Renk // Europhysics Lett.- 1994.- V.25.-P.375-377.

36. Roweir, J.M. Recommended directions of research and development in superconducting electronics// IEEE Trans. Appl. Supercond.- 1999.- V.9.-P.2837-2840

37. Kornev, V.K. Spectral study of the Shapiro subharmonic step formation/ V.K. Kornev, A.V. Arzumanov, K.Y. Constantinian, A.D. Mashtakov, G.A. Ovsyannikov// Inst. Phys. Conf. Ser.- 1997.- No. 158.- P. 559-562.

38. Fillipov A.T., Gal'pern Yu. S. Bound states, bifurcations and static chaos in Josephson lattices// Physics Lett. A.- 1993.- V.172.- P.471-474.

39. Stepantsov, E. THz Josephson properties of grain boundary YBaCuO junctions on symmetric, tilted bicrystal sapphire substrates/ E. Stepantsov, M. Tarasov, A. Kalabukhov, L. Kuzmin, T. Claeson // J. Appl. Phys.- 2004.- V.96.-P.3357-3361.

40. Ogawa, A. Properties of (Hg, Re)Ba2CaCu2Oy 100.-tilt grain boundary Josephson junctions/ A. Ogawa, T. Sugano, H. Wakana, A. Kamitani, S. Adachi, Y. Tarutani, K. Tanabe // J. Appl. Phys.- 2006.- V.99.- 123907.

41. Borisenko, I.V. Characterization and Dynamics of 100.-Tilted Y-B-C-O Bicrystal Junctions on Nd-Ga-03 / I.V. Borisenko, I.M. Kotelyanski, A.V. Shadrin, P.V. Komissinski, G.A. Ovsyannikov // IEEE Trans. Appl. Supercond.- 2005.-V.15.- P.165-168.

42. Sarnelli, E. A class of high-Tc YBa2Cu307-x grain boundary junctions with high-IcRn products/ E. Sarnelli, G. Testa, D. Crimaldi, A. Monaco, M.A. Navacerrada// Supercond. Sci. Technol.- 2005.- V.15.- L35.

43. Kawasaki M., Chaudhari P., Gupta A. 1 If Noise in YBa2Cu307.5 Superconducting Bicrystal Grain-Boundary Junctions // Phys. Rev. Lett.-1992.- V.68.- P.1065-1067.

44. Bendat J.S. Randon Data: Analysis and Measurement Procedures // N.Y.: Wiley.- 2000.

45. Marx, A. 1 If noise in Bi2Sr2CaCu208+x bicrystal grain-boundary Josephson junctions/ A. Marx, U. Fath, W. Ludwig, R. Gross, T. Amrein // Phys. Rev. B.-1995.- V.51.- P.6735-6738.

46. Ransley, J. H. T. The normal-state resistivity of grain boundaries in YBa2Cu307-5 / Ransley J. H. T., Mennema S. H., Burneil K. G., Tarte E. J., Evetts J. E., Blamire M. G., Kye J. I., Oh B. // Appl. Phys. Lett.- 2004.- V.84.-P.4089-4091.

47. Madenach A.J., Werner J. Non-Lorentzian Noise at Semiconductor Interfaces// Phys. Rev. Lett.- 1985.- V.55.- P.1212-1215.

48. Humlicek, J. Lattice vibrations of YixPrxBa2Cu307: theory and experiment / J. Humlicek, A. P. Litvinchuk, W. Kress, B. Lederle, C. Thomsen, M. Cardona, H. U. Habermeier, I. E. Trofimov, W. König //Physica C.- 1993.- V.206.-P.345-349.

49. Genzel L. Far-Infrared Fourier Transform Spectroscopy // Millimeter and Submillimeter Wave Spectroscopy of Solids.- Ed.: G. Grüner.- Berlin: Springer.- 1998.- P. 169-220.

50. Helm, Ch. Coupling between Phonons and Intrinsic Josephson Oscillations in Cuprate Superconductors/ Ch. Helm, Ch. Preis, F. Forsthofer, J. Keller, K. Schlenga, R. Kleiner, P. Müller // Phys. Rev. Lett.- 1997.- V.79.- N.4.- P.737-740.

51. DuHamel R.H., Scherer J.P. Frequency-independent antennas // Antenna engineering handbook.- ed. R. C. Johnson:- New York: McGraw-Hill.- 1993.-P.14.1 -14.67.

52. Tinkham M., Octavio M., Skocpol W.J. Heating effects in high-frequency metallic Josephson devices: Voltage limit, bolometric mixing, and noise // j Appl. Phys.- 1977.- V.48.- P. 1311-1318.

53. Тарасов, M. Submillimeter wave response and noise in HTS Josephson junctions / M. Тарасов; A'. Shul'man, O. Polyansky, Z. Ivanov, G. Fischer E Kollberg, T. Claeson, E. Stepantsov//Proc. SPIE.- 1996.- V.2842.- P:442-449

54. Radenbaugh, R. Refrigeration for superconductors // Proc. IEEE.- 2004 V.92.- P.1719-1734.

55. Henningsen, J.O. Assignment of Laser Lines in Optically Pumped СНЗОН // IEEE J. Quant. Electr.- 1977.- V.13.- P.435-441

56. Conceptual Design of a 500 GeV eV Linear Collider with Integrated X-ray Laser- Facility // Ed.: R. Brinkmann et al., Hamburg: DESY.- 2007.- Ц83 pages.61. http://en.wikipedia.org/wiki/20Q6 transatlantic aircraft plot

57. Landau L.D., Lifshitz E.M. Electrodynamics of continuous media // Oxford-Pergamon Press.- 1963.

58. Barthel J., Buchner R. High frequency permittivity and its use in tjle investigation of solution properties // Pure & Appl: Chem.-. 1991.- v 63 P.1473-1482.

59. Kaatze U., Feldman Y. Broadband dielectric spectrometry of liquids and biosystems// Meas. Sci. Technol.- 2006.- V.17.- P. R17-R35.

60. Trane, L. THz reflection spectroscopy of liquid water/ L. Trane, R.H. Jacobsen P.U. Jepsen, S.R. Keiding // Chem. Phys. Lett.- 1995.- V.240.- P.330-333.

61. Jepsen P.U., Moller U., Merbold H. Investigation of aqueous alcohol and sugar solutions with reflection terahertz time-domain spectroscopy// Qpt Express.- 2007.- V.15.- 14717.

62. Divin Y. Hilbert spectroscopy for security screening of liquids/ Y.Divin M Lyatti, V. Pavlovskiy, U. Poppe, K.Urban// Proc. 35th Int. Conf. on Infrared Millimeter and Terahertz Waves.- 2010.-N.Y.: IEEE.- Fr-F1.2 (2 pages).

63. Moller U. Terahertz reflection spectroscopy of Debye relaxation in polar liquids/ U. M0ller, D.G. Cooke, K. Tanaka, P.U. Jepsen // J. Opt. Soc. Am. B.-2009.- V.26.- P.A113-A125.1. Благодарности

64. Автор весьма признателен руководству и сотрудникам отдела физической электроники ИРЭ РАН за большую помощь в течение всей работы над диссертацией.

65. А.Ф. Волкову я благодарен-за полезные обсуждения на начальном этапе работ по ВТСП и особенно за предложение использовать модель двумерной решетки, состоящей из межзеренных джозефсоновских переходов с экспоненциально широким разбросом параметров.

66. Автор благодарен своим соавторам по гильберт-спектроскопии, А .Я. Шульману и О.Ю. Полянскому, за творческое сотрудничество в период разработки метода.

67. Автор весьма признателен директору ИРЭ РАН академику Ю.В. Гуляеву за помощь и поддержку.

68. Автор благодарен руководству и сотрудникам Института микроструктурных исследований Исследовательского центра г. Юлиха за помощь автору во время работы в рамках договора о научном сотрудничестве.

69. Автор весьма благодарен директору Института микроструктурных исследований профессору К. Урбану за поддержку работ по детекторным и спектроскопическим применениям ВТСП переходов и совместное руководство аспирантами В.В. Широтовым и М.В. Лятти.

70. Автор признателен директору института Университета г. Тюбингена профессору Р.П. Хюбнеру за поддержку совместной работы по сравнению электронного и лазерного зондирования ВТСП структур.

71. Автор считает своим приятным долгом выразить признательность А. А. Волкову (ИОФ РАН) за предоставление набора тонкопленочных аттенюаторов для терагерцового излучения.

72. Я благодарен свой семье за пол* а веру.