Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Марийский государственный технический университет

В.Н. Игумнов Основы высокотемпературной криоэлектроники

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

Йошкар-Ола

2007

УДК 611.38:538.945

ББК 32.855

И28

Рецензенты:

кафедра конструирования, технологии и производства радиотехнических систем Московского авиационного института (зав. кафедрой проф. Борисов В.Ф.); д-р физ.-мат. наук, проф. А.А. Косов (Марийский государственный университет).

Игумнов В.Н.

И28 Основы высокотемпературной криоэлектроники:

Учебное пособие./В.Н.Игумнов- Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006.- 186 с.

Изложены основные представления о низкотемпературной и высокотемпературной сверхпроводимости. Рассмотрены эффекты и явления, на которых основана работа устройств криоэлектроники. Приведены данные об основных высокотемпературных сверхпроводниках, их критические параметры, а также сведения о технологии их изготовления. В пособие включен практикум: работы по технологии изготовления и исследования криоэлектронного устройства.

Для студентов и аспирантов, специализирующихся в области электронной техники, а также криоэлектроники.

УДК 611.38:538.945

ББК 32.855

© Марийский государственный технический университет, 2006

Условные обозначения

B– индуктивность магнитного поля

B_С– критическая индуктивность магнитного поля

С– емкость

с– скорость света

Д– коэффициент диффузии, прозрачность барьера

 – напряжённость электрического поля

Е–энергия

ε– удельная энергия

е– заряд электрона

f– частота

g– множитель Ланде

h– постоянная Планка

I– электрический ток

I_С– критический ток

j_C– плотность критического тока

К– постоянная Больцмана

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

n_s– концентрация куперовских пар

Р– мощность, импульс

Q– добротность

q– заряд

F– сила

Ф– магнитный поток

Ф₀– квант магнитного потока

R– статическое сопротивление

S– площадь

s– спин

Т– абсолютная температура

Т_С– критическая температура

t– время

U– напряжение

V– объем, скорость

ΔL– энергетическая щель сверхпроводника

ε–диэлектрическая проницаемость

ε₀– электрическая постоянная

η– коэффициент полезного действия

λ– длина свободного пробега, глубина проникновения

θ– температура Дебая

μ– магнитная проницаемость

μ₀– магнитная постоянная

μ_Б– магнетон бора

ν – частота излучения

ξ – длина когерентности

ρ– удельное сопротивление

δ– удельная проводимость

τ– время релаксации

φ– фаза

К– критерий Гинзбурга-Ландау

ψ– волновая функция

ω– циклическая частота

Список сокращений

БКШ – Бардин, Купер, Шриффер

ВАХ – вольт амперная характеристика

ВТСП – высокотемпературная сверхпроводимость

Д-криотрон – криотрон на переходе Джозефсона

Д-переход – джозефсонский переход

ЗУ – запоминающее устройства

ИМС – интегральная микросхема

КМОП – комплиментарная МОП схема

МОП – металл-окисел-полупроводник

Н(N) – нормальное состояние

НТСП – низкотемпературная сверхпроводимость

ОДС – отрицательное дифференциальное сопротивление

С(S) – сверхпроводящее состояние

СВЧ – сверхвысокочастотный

СДС – сверхпроводник – диэлектрик – сверхпроводник

СКВИД – сверхпроводящий квантовый интерференционный прибор

СП – сверхпроводящий

ЭРЭ – электрорадиоэлемент

NS– смешанное состояние

N–S– переход из сверхпроводящего в нормальное состояние

MPMG–C-Power–Textured–Growth(кристаллизация с промежуточным помолом)

MTG–Melt–Textured–Growth(кристаллизация из расплава)

M-MTG – Modified MTG (продвинутая MTG)

PDMG–Platinum–Doped–Melt–Growth(кристаллизация из расплава с доминированием платины)

PMP–Powder–Melt–Process(измельчение после расплава)

QMG–Quench–Melt–Growth(закалка и охлаждение из расплава)

ZM – Zone Melting (зонная плавка)