Nouvelles structures
Réseaux Josephson pour détecteurs radiofréquence large bande, ultrasensibles et compacts

1 - Rappels

• 1.1 - État supraconducteur
  Figure 1 - Illustration schématique de l’effet Meissner pour un film supraconducteur plongé dans une induction magnétique B0 perpendiculaire au plan du film. Le courant circule dans le sens où il s’oppose au champ magnétique dans le matériau supraconducteur
• 1.2 - Jonction Josephson
  Figure 2 - Représentation schématique d’une jonction Josephson avec deux électrodes disposées à droite et à gauche de la barrière (partie centrale en gris clair). Les courbes rouges et bleues représentent la variation de l’amplitude de chacune des fonctions d’onde Figure 3 - Schéma électrique du modèle RCSJ de la jonction Josephson
• 1.3 - Analogie mécanique
  Figure 4 - Le pendule pesant (en mauve), analogue électromécanique d’une jonction Josephson
• 1.4 - Effet du champ magnétique

  • Quiz d'entraînement
• 1.5 - Jonctions Josephson longues
• 1.6 - SQUID
  Figure 5 - Exemple de structure d’un SQUID DC (à deux JJ, représentées en bleu) Figure 6 - Réponse périodique du SQUID en fonction du flux appliqué
• 1.7 - Magnétométrie à SQUID
• 1.8 - Limite de la contre-réaction (fréquence)

  • Quiz d'entraînement

2 - Réseaux de JJ

• 2.1 - Principe et intérêt
• 2.2 - Lois d’échelle
• 2.3 - Concentrateur de flux
• 2.4 - Adaptation d’impédance
• 2.5 - Limitations
  Figure 7 - Schéma de disposition en méandre d’une mise en série d’un grand nombre de SQUID sur un substrat carré. Le circuit supraconducteur est de couleur foncée Figure 8 - Schéma de variation des surfaces de boucles de SQUID en fonction de leurs distances aux concentrateurs de flux (en vert) disposés de part et d’autre du réseau de SQUID. Les barrières de JJ sont schématisées en jaune Figure 9 - Schéma d’une JJ où la barrière est en bleu et les deux électrodes, délimitées par deux JJ à droite et à gauche, en vert. La surface S est en vert clair. À gauche d > LJ ; à droite d < LJ
• 2.6 - Réalisations
• 2.7 - Impact de la dispersion des courants critiques

  • Quiz d'entraînement
  Figure 10 - Modification de la réponse d’un SQUID par dissymétrie des courants critiques Figure 11 - Les flèches larges représentent l’orientation des flux magnétiques pour illustrer l’effet « auto-induit » Figure 12 - Simulation de la dégradation de la réponse des SQAs de 10, 100 et 1 000 SQUID nominalement identiques en fonction de leur inductance de boucle, pour différentes valeurs de la dispersion des courants critiques (d’après [64]). Les amplitudes sont normalisées au cas idéal sans dispersion (σI = 0) Figure 13 - Représentation schématique du recouvrement d’un R2D (en bleu) par une grille de conducteurs rectilignes (en rouge). Ici M = 6 et N = 15

3 - Nouvelles structures

• 3.1 - Architecture « microstrip »
  Figure 14 - Différentes structures mettant en jeu le principe d’homogénéisation du courant dans les JJL. Les supraconducteurs sont en jaune et en bleu foncé, un substrat. Le matériau en bleu clair peut être soit un second substrat (comme pour un montage en piggy-back), soit un isolant (dans le cas d’une intégration avec une technologie multicouche ou encore pour un montage en flip-chip). Les connexions sont en violet
• 3.2 - Application aux JJL

4 - Conclusion

5 - Glossaire

6 - Sigles, notation et symboles