Представления о низкотемпературной и высокотемпературной сверхпроводимости. Эффекты и явления, на которых основана работа устройств криоэлектроники. Методы получения тонких пленок, монокристаллов, керамических образцов. Свойства сверхпроводников.
Аннотация к работе
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Допущено Учебно-методическим объединением по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизации в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальностям 200800, 220500 и направлению 55100 Рецензенты: кафедра конструирования, технологии и производства радиотехнических систем Московского авиационного института (зав. кафедрой проф. Рассмотрены эффекты и явления, на которых основана работа устройств криоэлектроники. В пособие включен практикум: работы по технологии изготовления и исследования криоэлектронного устройства.Е-энергия ? - удельная энергия е - заряд электрона f - частота g - множитель Ланде h - постоянная Планка I - электрический ток ІС - критический ток L - диффузионная длина носителей, индуктивность l - длина, расстояние m - масса m* - эффективная масса, постоянная заряда N - концентрация примесей, эффективная плотность критических уровней n - концентрация электронов ns - концентрация куперовских пар Р - мощность, импульс ?L - энергетическая щель сверхпроводника ?-диэлектрическая проницаемость ?0 - электрическая постоянная ? - коэффициент полезного действия ? - длина свободного пробега, глубина проникновения ? - температура Дебая ? - магнитная проницаемость ?0 - магнитная постоянная MTG - Melt-Textured - Growth (кристаллизация из расплава) M-MTG - Modified MTG (продвинутая MTG)Несмотря на большое количество публикаций по физике и технологии ВТСП материалов и структур, книги в этой области стали библиографической редкостью, а учебники отсутствуют совсем. Поскольку книга написана в первую очередь для студентов, обучающихся по направлению “Технология и проектирование электронных средств”, основное внимание в ней уделяется изучению вопросов проектирования и технологии. Главная цель пособия - дать представление об основных эффектах и явлениях в сверхпроводниках, на базе которых работают или могут быть созданы криоэлектронные устройства, описать современные технологии ВТСП материалов, изложить ваднейшие подходы к проектированию криоэлектронных устройств, как цифровых, так и аналоговых. Электроника - область науки, техники и производства, которая связана с исследованием, разработкой и изготовлением электронных приборов и устройств. Электроника значительно расширила возможности обмена информацией между людьми, резко увеличились скорость и объемы передачи информации на огромные расстояния.К числу таких эффектов и явлений следует отнести: эффект Мейсснера-Оксенфельда - выталкивание магнитного поля из сверхпроводника; квантование магнитного потока в сверхпроводниковом кольце; изотопический эффект; эффекты Джозефсона; аномальное взаимодействие сверхпроводника с электромагнитным излучением и т.д. В сверхпроводнике электроны образуют куперовские пары - пары электронов, связанные друг с другом посредством кристаллической решетки. Однако, если ток в сверхпроводнике увеличивать, то при условии I?IC сверхпроводимость нарушится и образец перейдет в нормальное состояние, хотя сохраняется условие Т<ТС. Эффект Силсби связан с появлением магнитного поля вокруг тока и существованием величины критической индукции магнитного поля для данного сверхпроводника (см. п. Обычно различают три вида туннелирования, имеющие практическое значение при разработке приборов: туннельный переход в структуре металл-диэлектрик-сверхпроводник (МДС), переход в структуре сверхпроводник-диэлектрик-сверхпроводник (СДС), переход в структуре С1ДС2, при наличии двух различных сверхпроводников с различными энергетическими щелями.Известно, что соединение La2-XBA XCUO4 , открывающее класс ВТСП материалов, было получено ранее и, как нам представляется, только инерция мышления задержала открытие до 1986 г. Исследование электрических свойств керамики при низких (гелиевых) температурах представлялось неперспективным. Структуры имеют большое число анионных вакансий, концентрацию которых можно варьировать (температура и скорости обжига, время и давление выдержки в кислороде и т.д.). Несмотря на простоту и технологичность этого метода, ему присущи серьезные недостатки, связанные в первую очередь с низкой степенью смешения составляющих катионов, приводящей к неоднородности конечного продукта и с большим размером частиц реагентов, уменьшение которых позволило бы, в частности, значительно ускорить реакции фазообразования. Эти материалы неустойчивы и в отношении химических воздействий: даже обычная вода, контактируя с ВТСП материалами, может привести к изменению их структуры и свойств. Интересно сравнить методы для получения Y-123 с расплавными методами для получения Bi-2212.Необходимо отметить, что изовалентное замещение как на магнитные, так и на немагнитные ионы дает совершенно разные результаты в зависимости от того, где находится замещаемый ион : в медь - кислородном слое или вне его. Образцы с минимумом кислорода (x<6,2) показывают экспоненциальный рост сопротивления с уменьшением температуры (рис.
Список литературы
1. Кравченко А.Ф. Физические основы функциональной электроники: Учебное пособие.- Новосибирск: Изд-во Новосиб. университета, 2000.- 444 с.
2. Интегральные схемы и микроэлектронные устройства на сверхпроводниках / Алфеев В.Н., Бахтин П.А., Васенков А.А. и др.- М: Радио и связь, 1985.-232 с.
3. Вендик О.Г., Горин Ю.Н. Криогенная электроника.- М.: Знание, 1977.- 64 с.