3-bob. Fizikaviy hodisalar va kvant metrologiyasi asoslari

Jozefson kontakti kuchlanish standarti kabi. Jozefson effekti o‘zidan juda past haroratlarda (bir necha gradus Kelvin) hosil bo‘luvchi tipik o‘ta o‘tkazuvchanlik effektini ifodalaydi. Ushbu effekt o‘ta o‘tkazgichlar juftliklarini o‘zaro tutashtirish II uchun belgilangan bo‘lib, tutashtirilgan o‘ta o‘tkazgichlar o‘rtasida juda yupqa izolyator qatlami bilan, (1 nm atrofida) birbiridan ajralib turadi. Bunday tutashma Jozefson kontakti deb nom olgan. Ushbu kontaktda kuchlanish tushishi yo‘q bo‘lsa kontaktdan o‘zgarmas tok oqadi (qandaydir belgilangan tok qiymatidan kichik tok kuchida), basharti kontaktda noldan farq qiluvchi kuchlanish tushshi mavjud bo‘lganda, kontaktda yuqori chastotadagi o‘zgaruvchan tok hosil bo‘ladi. Tok chastotasi kuchlanish tushishining qiymatiga bog‘liq. Shunday qilib, Jozefson effekti kuchlanishni o‘lchash bilan bir qatorda chastotani o‘lchash imkonini beradi, ta’kidlash kerakki, katta aniqlikda o‘lchash imkonini beradi.
6.8-rasmda Djozefson kontaktining sxemasi keltirilgan. Izolyatsion asosga (masalan, yuzasi 2x2 sm² bo‘lgan shisha plastinkaga) indiydan iborat to‘rtta kontakt yuritiladi. Dastlab shisha plastinkaning 1 va 4 nuqtalari oralog‘iga o‘ta o‘tkazgich materialidan (masalan,qalaydan) ensizgina qatlam purkaladi. Ushbu qatlamning yuzasi oksidlanib SnO qatlami hosil bo‘ladi.

a) b)
3.8-rasm. Jozefson kontaktining sxemasi
Uning ustidan shu materialning o‘zidan (2 va 3 nuqtalari oralig‘iga) ikkinchi qatlam purkaladi. Ularning kesishuv yuzasi “kontakt”ni hosil qiladi. 1 va 2 nuqtalardan tokni ularga ulash uchun foydalaniladi, 3 va 4 nuqtalardan esa kuchlanishni o‘lchash uchun foydalaniladi (tokni sarf qilmagan holda).

3.9-rasm. Jozefson kontaktini ulash sxemasi
Kontakt 3.9-rasmda ko‘rsatilgan sxema bo`yicha ulanadi. Agar R qarshilikning qiymati katta bo‘lsa, unda deyarli o‘zgarmas tok manbaiga ega bo‘lamiz, uning kuchi U₀ kattaligi bilan o‘lchanadi. U₀ kuchlanishni noldan oshira borishimiz bilan Jozefson kontaktda kuchlanish tushishi kuzatilmagan holda (U=0) tobora ortib boruvchi “o‘ta o‘tkazish toki” kuzatila boshlaydi (3.10-rasm).

3.10-rasm. O‘ta o‘tkazuvchan kontaktning volt-amper xarakteristikasi
O‘ta o‘tkazuvchanlik toki I_s maksimal qiymatiga yetib borganda kontaktda kuchlanishning tushishi U0 yuzaga keladi va tok va h.k. ning 1-1 xarakteristik uchastkasiga o‘tadi (I∙R kattalikdagi kuchlanish tushishini hisobga olgan holda). O‘ta o‘tkazuvchanlik tokinining maksimal qiymati bir necha o‘n mAni tashkil etadi. Agar U₀ kuchlanish yana pasaytira boshlansa, tok 1¹-1 egri chizig‘i bo‘ylab harakatlanadi, ya’ni gisterezis hodisasi mavjud bo‘ladi.
Tok yo‘nalishi teskarisiga o‘zgartirilsa yuqoridagi kartina takrorlanadi (U₀, I_s ishorlaraning o‘zgarishi, 2 tok va 2-2¹ egrisi bo‘yicha harakatlanadi). O‘ta o‘tkazuvchan kontakt uchun o‘ta o‘tkazuvchanlik toki va chegaraviy kuchlanishning mavjudligi xarakterli hisoblanadi, bu yerda E_g - o‘ziga xos ta’qiqlangan zona bo‘lib, o‘ta o‘tkazuvchanlik hodisasining juda muhim xarakteristikasi hisoblanadi. 3.1-jadvalda o‘ta o‘tkazuvchanlik to‘g‘risidagi ayrim ma’lumotlar keltirilgan. Ta’qiqlangan zonani sirt fotoo‘tkazuvchanlikni qo‘zg’atish orqali o‘lchash mumkin.