Dispositivi superconduttivi mesoscopici ad alta temperatura critica

La futura tecnologia dell''informazione e la prossima generazione di computer beneficerà degli sviluppi nel campo dei dispositivi quantistici. La nanolitografia moderna permette di costruire dispositivi elettronici sempre più piccoli ma è molto vicina ai suoi limiti fisici. La superconduttività di elettroni non-dissipativi realizza stati quantistici macroscopici (MQS). Giunzioni superconduttore-isolante-superconduttore (Josephson) rappresentano il sistema d''eccellenza per misurare e manipolare MQS. Superconduttori cuprati ad alta temperatura critica Tc (HTS) sono materiali con proprietà esotiche, dovute alla forte correlazione elettronica, ancora in parte incomprese. Durante gli scorsi anni è stato possibile costruire dispositivi ibridi su scala mesoscopica in cui andamenti quantistici, dipendenti dal campione, a bassa temperatura danno luogo a robusti fenomeni universali, indipendenti dal disordine, molto promettenti in vista di applicazioni in metrologia e computazione quantistica. Uno degli obiettivi del nostro gruppo, presso il CNR-SPIN, è di investigare la competizione tra coerenza superconduttiva e disordine mesoscopico. La natura intrinseca degli HTS genera una gerarchia anomala di scale di lunghezze tali che la coerenza mesoscopica prevalga sull''ordine superconduttivo nel nanocontatto realizzato al bordo di grano tra due regioni superconduttive. Ciò rende molto stabile il canale di conduzione in cui quasiparticelle antinodali di alta energia riescono ad interferire coerentemente con tempi di decadimento estremamente elevati. Questo ci ha consentito di comprendere in dettaglio il tunnel quantistico macroscopico misurato a bassissime temperature nelle nostre giunzioni Josephson di YBa2Cu3O7-x. Nel nostro lavoro, riportiamo l''osservazione di una nuova manifestazione di coerenza mesoscopica: una minigap nello spettro di eccitazione di una giunzione Josephson HTS a bordo di grano, che nessuno ha mai osservato in misure di trasporto prima del nostro contributo. Ci aspettiamo che lo studio di superconduttori nanostrutturati offrirà ancora risultati molto interessanti.

Authors: P. Lucignano, D. Stornaiuolo, F. Tafuri, B.L. Altshuler, A. Tagliacozzo

Title: Evidence for a minigap in YBCO grain boundary Josephson Junctions

Journal: Phys. Rev. Lett.

Year: 2010

References: 105, 147001 (2010)