QuantumandThermalPhaseEscapeinExtendedJosephsonSystemsDenNaturwissenschaftlichenFakultaten¨ derFriedrich Alexander Universit at¨ Erlangen N urnber¨ gzurErlangungdesDoktorgradesvorgelegtvonAlexanderKempausMontreal(Kanada)AlsDissertationgenehmigtvondenNaturwissenschaftlichenFakultaten¨ derUniversitat¨ Erlangen N urnber¨ gTagdermundlichen¨ Prufung:¨ 12.7.2006VorsitzenderderPromotionskommission: Prof.Dr.D. P.H ader¨Erstberichterstatter: Prof.Dr.A.V.UstinovZweitberichterstatter: Prof.Dr.N.PederseniiiContentsPreface vii1 IntroductionandTheory 11.1 Superconductivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 SmallJosephsonJunctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.3 QuasiparticlesandtheGap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.4 TheRCSJModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.5 TheTwo DimensionalSine GordonEquation . . . . . . . . . . 101.6 LongJosephsonJunctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.6.1 SolitonSolutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.6.2 SmallWaveExcitations . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.6.3 IdleRegionEffects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.7 AnnularJunctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.7.1 PerturbationTheory: VortexEffectivePotentials . . . . 221.7.2 VortexDynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 ExperimentalTechniqueanddataevaluation 272.1 MeasurementScheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .