Избыточный квазичастичный ток в джозефсоновских гетероструктурах сверхпроводник—допированный полупроводник—сверхпроводник MoRe—Si (W)—MoRe

Abstract

В работе исследованы вольт-амперные характеристики гетеропереходов вида MoRe—Si (W)—MoRe; при этом толщина и концентрация допанта полупроводникового барьера Si (W) изготовленных гетероструктур изменялись в широком диапазоне значений. Было установлено, что при относительно высоких концентрациях (5—9 ат.%) вольфрама в кремниевом барьере наблюдается резонансный туннельный эффект через локализованные уровни вольфрамовых кластеров. Одновременно при определённых условиях в таких переходах появляется сверхпроводящий ток Джозефсона, обусловленный многократными андреевскими отражениями боголюбовских квазичастиц (квазиэлектронов и квазидырок). Экспериментально наблюдаемый большой избыточный ток квазичастиц через переходы свидетельствует о существенном по величине вкладе в транспорт заряда от андреевских отражений на двух S/N-интерфейсах исследуемых джозефсоновских гетероструктур.

У роботі досліджено вольт-амперні характеристики гетеропереходів MoRe—Si (W)—MoRe; при цьому товщина та концентрація допанту напівпровідникового бар’єру Si (W) виготовлених гетероструктур змінювалися в широкому діяпазоні значень. Було встановлено, що за відносно високих концентрацій (5—9 ат.%) вольфраму в кремнійовому бар’єрі спостерігається резонансний тунельний ефект через локалізовані рівні вольфрамових кластерів. Одночасно за певних умов у таких переходах виникає Джозефсонів надпровідний струм, обумовлений багаторазовими Андрєєвськими відбиваннями Боголюбових квазичастинок (квазиелектронів та квазидірок). Експериментально спостережуваний великий надлишковий струм квазичастинок крізь переходи свідчить про наявність істотного за величиною внеску в транспорт заряду від Андрєєвських відбивань на двох S/N-інтерфейсах досліджуваних Джозефсонових гетероструктур.

Current—voltage characteristics of fabricated MoRe—Si(W)—MoRe heterojunctions are investigated in a wide range of changes in the parameters (such as thickness and dopant concentration) of the semiconductor Si (W) barriers. As found, at relatively high concentrations (5—9 at.%) of tungsten in the silicon barriers, a resonant tunnelling effect occurs through the localized levels of tungsten clusters. Simultaneously, under certain conditions, a superconducting Josephson current appears through such junctions and is conditioned by the multiple Andreev reflections of the Bogolyubov quasi-particles (quasi-electrons and quasi-holes) within them. The experimentally observed high quasi-particle excess current through the junctions indicates that there is a significant contribution of the Andreev reflections by the two S/N interfaces into the charge transport through the studied Josephson heterostructures.