Fabrication and characterization of superconducting circuits consisting of magnetic Josephson junctions
Manyetik Josephson eklemlerinden oluşan süperiletken devrelerin üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 898799
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ YILMAZ ŞİMŞEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Katıhal Fiziği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 118
Özet
Süperiletken elektronik alanında, özellikle bellek ve bilişim uygulamaları için manyetik Josephson eklemlerinin (MJJ) entegrasyonu önemli bir ilerlemeyi temsil etmektedir. Süperiletken/ferromıknatıs (S/F) arayüzünde süperiletkenlik ve manyetizmanın bir arada bulunması, süperiletken spintronik ve kuantum hesaplama alanlarında yeniliklere zemin hazırlayan ilginç fiziksel fenomenler sunar. Geleneksel S/F/S yapısı, iki süperiletken elektrot arasına bir ferromıknatıs metal yerleştirilerek veya ferromıknatıs alaşımının seyreltmesiyle elde edilir. Ancak, düşük gerilim farkı, metalik tünel bariyerinin neden olduğu enerji kayıpları ve düşük koherens uzunlukları, MJJ bazlı süperiletken cihazların önündeki engellerdendir. Teorik çalışmalar, ferromanyetik yalıtkan (FI) tabanlı Josephson eklemlerinin bu zorlukların üstesinden gelebilecek umut verici adaylar olabileceğini öngörmüştür. Bu çalışmada, MJJ'lerin süperiletken devrelere entegrasyonu araştırılmaktadır. Son araştırmalarımızda, S/FI/S eklemlerinin alttan-yukarı üretimi için elektron ışını litografisi (EBL) ve magnetron püskürtme teknikleriyle bir deneysel prosedür oluşturulmuştur. Önceki çalışmalarımıza dayanarak, MJJ'lerin nanofabrikasyon süreci optimize edilmiş ve manyetik alan algılamaya yönelik yenilikçi litografi tasarımları uygulanmıştır. Bu çalışma, deneysel bulguları genişletmekte ve MJJ'lerin pratik potansiyelini vurgulayarak, önceki çalışmaların önüne geçen deneysel zorlukların üstesinden gelmektedir. S/FI/S eklemlerinin zengin fiziğini daha derinlemesine ortaya koyarak, bu araştırma gelecekteki deneysel ve teorik keşifler için yeni bir yol açmıştır.
Özet (Çeviri)
In the field of superconducting electronics, particularly for memory and information applications, the integration of magnetic Josephson junctions (MJJ) represents a significant advancement. The coexistence of superconductivity and magnetism at the superconductor/ferromagnet (S/F) interface offers various fascinating physical phenomena, thereby providing a promising basis for innovations in superconducting spintronics and quantum computing. The conventional S/F/S structure is realized by either sandwiching a ferromagnetic metal between two superconducting electrodes or by diluting the ferromagnetic alloy. However, low range voltage gap, extensive dissipation due to the metallic tunneling barrier and low coherence lengths in conventional ferromagnets, are present challenges in realizing superconducting devices consisting of MJJs. Theoretical studies have envisioned that ferromagnetic insulator (FI) based Josephson junctions would be promising candidates to overcome these challenges. This study focuses on investigating the effects of incorporating MJJs into superconducting circuits. In our recent research, an experimental procedure had been established for the bottom-up fabrication of S/FI/S junctions, using electron-beam lithography (EBL) and magnetron sputtering techniques. Building on our previous work, the nanofabrication process for MJJs was optimized, and novel lithography designs were introduced to advance the development of superconducting circuits for magnetic field detection. This work expands upon the empirical findings and highlights the practical potential of MJJs by overcoming the experimental challenges that have previously hindered their advancement. By demonstrating the rich physics of S/FI/S junctions more deeply, this study has paved the way for further experimental and theoretical exploration.
Benzer Tezler
- Fabrication and characterization of superconductor YBCO josephson junctions
Süperiletken YBCO josephson eklemleri yapımı ve karakterizasyonu
BERRİN PINAR ALGÜL
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DOĞAN ABUKAY
- Fabrication and characterization of Al/AlOx/Al Josephson junctions for superconducting qubits
Süper iletken kübitler için Al/AlOx/Al Josephson bağlantılarının üretimi ve karakterizasyonu
REZA FIROUZMANDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMET İNÖNÜ KAYA
- Investigation of the sputtering conditions of niobium and magnetite thin films for realizing ferromagnetic Josephson junctions
Ferromanyetik Josephson eklemlerinin oluşturulması için niyobyum ve magnetit ince filmlerin püskürtme koşullarının incelenmesi
TUNA ALP
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YILMAZ ŞİMŞEK
- Design and implementation of an autmated low noise cryogenic characterization system for high-Tc Josephson junctions
Yüksek Tc'ye sahip Josephson eklemleri için düşük gürültülü otomatik kriyojenik karakterizasyon sistemlerinin tasarımı ve uygulaması
ABDULVAHİT YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHDİ FARDMANESH
- Magnetotransport characterization of Al-Alox-Al josephson junctions
Al-Alox-Al josephson eklemlerinin manyeto-taşınım karakterizasyonu
MEHMET KAHRAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMET İNÖNÜ KAYA