Microscopic self-consistent theory of Josephson junctions including dynamical electron correlations

We formulate a fully self-consistent, microscopic model to study the retardation and correlation effects of the barrier within a Josephson junction. The junction is described by a series of planes, with electronic correlation included through a local self energy for each plane. We calculate current-phase relationships for various junctions, which include non-magnetic impurities in the barrier region, or an interfacial scattering potential. Our results indicate that the linear response of the supercurrent to phase across the barrier region is a good, but not exact indicator of the critical current. Our calculations of the local density of states show the current-carrying Andreev bound states and their energy evolution with the phase difference across the junction. We calculate the figure of merit for a Josephson junction, which is the product of the critical current, Ic, and the normal state resistance, R(N), for junctions with different barrier materials. The normal state resistance is calculated using the Kubo formula, for a system with zero current flow and no superconducting order. Semiclassical calculations would predict that these two quantities are determined by the transmission probabilities of electrons in such a way that the product is constant for a given superconductor at fixed temperature. Our self-consistent solutions for different types of barrier indicate that this is not the case. We suggest some forms of barrier which could increase the Ic.R(N) product, and hence improve the frequency response of a Josephson device.Comment: 46 pages, 21 figure

Impact de la radiolyse alpha sur la corrosion d'alliages de magnesium en solution alcaline

National audienceLe retraitement des combustibles nucleaires de la filiere UNGG (Uranium Naturel Graphite Gaz) requiere le conditionnement du materiau de gainage de ces assemblages combustible a base d'alliages de magnesium. L'immobilisation de ces gaines dans des matrices de blocage de type cimentaires necessite l'etude la corrosion de ces alliages de magnesium dans ces milieux fortement alcalins (pH > 12,5). Par ailleurs, ces gaines peuvent etre accompagnees de graphite, d'acier ou d'inox qui peuvent induire un couplage galvanique et ainsi augmenter la vitesse de corrosion. Suite a leur passage en reacteur, ces gaines irradiees ont ete activees et contaminees et presentent donc un spectre radiologique mixte et61537;et61538;et61543;. La radiolyse de la solution porale des matrices cimentaires pourrait alors modifier les mecanismes de corrosion de ces alliages de magnesium dans ces milieux alcalins.L'objectif de ce travail est d'etudier l'impact de la radiolyse et61537; a l'interface metal/solution par des mesures electrochimiques de la cible metallique sous irradiation. Pour ce faire, une cellule d'irradiation d'interfaces cible/solution (developpee au CEMHTI a Orleans (UPR3079 CNRS) [Cannizares, 2012]), a ete mise en oeuvre, apres modifications, sur le cyclotron du CEMHTI. L'irradiation et61537; des interfaces metal/solution visait a reproduire la radiolyse et61537; induite dans la solution porale d'une matrice cimentaire, par les emetteurs et61537; que sont les actinides qui composent le combustible (U, Pu). Il s'agissait de reproduire l'effet d'une contamination surfacique de la gaine de Mg par un fragment de combustible. Des irradiations et61537; d'interfaces (alliage de Mg/solutions alcalines) ont ete realisees en faisant varier les flux et61537;, la nature des alliages de Mg, la solution alcaline ou encore la nature du materiau en couplage galvanique. Au cours des irradiations, des mesures de potentiels de corrosion et de courants de corrosion ont pu etre realises in situ, permettant d'apprehender directement l'impact de la radiolyse et61537; sur la corrosion du metal. Ces premiers resultats ont mis en evidence plusieurs phenomenes, comme une relation entre courant de corrosion et flux et61537;, l'existence d'un seuil en flux et61537; a partir duquel un effet sur le courant de corrosion est observe, ainsi que l'importance du couplage galvanique