امکان کاربرد سوپرکانداکتور سرامیک

سوپرکانداکتور سرامیک نوع High TC II در دمای T<TC و با حضور زمینه مغناطیسی B تبدیل به نانو سوپرکانداکت می شود. این در صورتی است که از B از مقدار بحرانی BC2 فراتر رود. از این رو در T<TC با به کارگیری / غیاب زمینه مغناطیسی بحرانی به عنوان ابزار کنترل این نانو سوپرکانداکت / سوپرکانداکتور به دست می آید که برای جریان برای دو حالت مطابق با جلوگیری / عبور یا خاموش روشن یا ۱/۰ می باشد. بنابراین به نظر می رسد امکان ایجاد گونه جدید ترانزیستور خالص با سوپرکانداکتور سرامیک نوع High TC II وجود دارد که بدون اتصال و پیچیدگی کنار هم قرار می گیرند. به نظر می رسد ترانزیستور سوپرکنداکتور سرامیک پیشنهاد شده در اصل برای اهداف چرخشی مناسب است ولی همچنین می توان از آن در وسایل الکترونیک/ کامپیوتر دیگر نیز استفاده کرد. CST با کمترین میزان اتصال و بنابراین کمترین انتشار است که می تواند بیشتر از وسایل نیمه کانداکتور و به شکل نزدیک به هم قرار گیرد. این نیمه هادی ها به علت همپوشانی لایه های انتشار دارای محدودیت هایی هستند. در حدود نیم قرن قبل یک ابزار سوپر کانداکتور مشابه به نام cryotron در MIT اختراع شد ولی در مقابل نیمه هادی ها نتوانست بقا یابد. CST تولد دوباره cryetren با طرح متفاوت و با نمای جدید است.
نیروی رانش پشت انقلاب تکنولوژی در ماده است. پشت انقلاب صنعتی فولاد و پشت انقلاب الکترونیک نیمه هادی قرار دارد. ماده انقلاب تکنولوژیکی بعدی چیست ؟ آیا سوپر کانداکتور است ؟ کاربردهای مفید و مهم زیادی از سوپرکانداکتور وجود دارد. اغلب الکترونیک / کامپیوتر مدارها / ابزاری که بر اساس ترازیستور ساخته می شود از نیمه هادی ها به دست می آید. اگر چه در ساخت SQUID از اتصال joshepson (IJ) دو سوپرکانداکتور با یک لایه عایق در بین آنها استفاده می شود. ولی در اینجا پیشنهاد می شود که از سوپرکانداکتور سرامیک ساده به عنوان گونه جدید ترانزیستورهای با اتصال کم می توان استافده کرد و حتی ممکن است ثابت شود در غیاب نقص اتصال استفاده از آن بهتر نیز می باشد.
در مدارهای دیجیتال برای وسایل الکترونیک / کامپیوتر معمولا ترانزیستور به عنوان ابزار دو حالتی یا سوئیچ استفاده می شود. حالت یک ترازیستور می تواند برای تنظیم ولتاژ در مسیر/ جاده انتقال استفاده شود که دو حالت یک یا صفر دارد. مطابقت عقلی و حسابی در یک ساختار مدار که در ترانزیستور به عنوان سوئیچ استفاده می کند قرار داده شده است. یکی دیگر از وظایف ترانزیستور تقویت سیگنال های داده ای کوچک و تبدیل آن به سیگنال های داده ای بالا از طریق کنترل کننده پارامتری باشد. پارامترهای بکار رفته عبارتند از جریان در BJI و ولتاژ در FEI و….
همه MOSFET,BIT,EEI شامل اغلب CMOS عمومی برای VLSI اساسا ابزارهای اتصال نیمه هادی هستند. در حالی که برخی دیگر مثل SQUIBS از اتصال سوپرکانداکتور استفاده می کنند.
نویسنده ادعا نمی کند که سرمنشا عقیده استفاده از کانداکتور به عنوان ترانزیستور دارای اعتبار و دلیل است. دادلی باک از MIT,RLE برای دو اختراع معروف خود در مورد cryotron از سوپر کانداکتورهای سرامیک TC بالا در نمای جدید نانو تکنولوژی را پیشنهاد می کند. اغلب باک را بعنوان توسعه دهنده cryotron می دانند این وسیله یک ابزار ورودی کنترل شده مغناطیسی سوپرکنداکتور است که به عنوان یک ترکیب انقلابی برای کوچک کردن کامپیوترهایی در سال های ۱۹۵۰ به اندازه یک اتاق بودند نام برده می شود. مقاله تکنیکی او به عنوان cryotron یک ترکیب کامپیوتر سوپرکنداکتور شناسایی شده و جایزه مدال Brouder Thomson از موسسه مهندسان را دید ( با نام کنونی IEEE) دریافت کرد.
Cryotron یک سوئیچ است که با استفاده از سوپرکنداکتور بودن را از بین می برد. cryotron قطعه ای از تانتالوم است که ارتباط حلقه نیوبیوم که در حمام هلیوم مایع قرار گرفته پوشیده شده است. ئقتی جریان از داخل سیم تانتالیوم عبور می کند تبدیل به سوپرکانداتور می شود ولی زمانی که جریان از حلقه نیولیوم عبوری می کند یک زمینه مغناطیسی به وجود می آید که سوپر کانداکتیویتی تانتالیوم را خراب می کند.
و جریان در تانتالیوم را متوف می سازد. در گذشته اول تیوب های خلا و سیستم ترانزیستور نیمه هادی به وجود آمدند به نظر می رسید cryotron یک انقلاب بزرگ دیگر در الکترونیک ایجاد کند ولی نتوانست زیرا نیمه هادی ها ( در دمای اتاق ) جای سوپرکانداکتورهای فلزی ( در دمای خیلی پایین ) را گرفتند. موفق نشدن cryotron احتمالا به خاطر توسعه سریع وسایل نیمه هادی یا به خاطر مرگ بی موقع باک در سال ۱۹۵۹ بود. نویسنده عقیده دارد تجدید حیات cryotron می تواند در شکل جدید و اندازه متفاوت در CST رخ دهد. این تجدید حیات می تواند با توسعه مدرن در زمینه سوپرکانداکتورهای سرامیک high TC ، نانو تکنولوژی و تکنولوژی های ساخت باشد.
یک سوئیچ / سوپاپ ( یا ترانزیستور ) معمولا دارای سه ترمتال برای جریان الکتریسیته می باشد :۱- داخل ( منبع ) ۲- خارج ( مجزا )۳-سد /پایه کنترل (دروازه ). سیگنال ها از طریق سیگنال ترمینال کنترل از این حالت به آن حالت تغییر می کند. ترکیب این / آن گاهی اوقات به اشکال عبور/ غیر عبور ، کانال باز / بسته ، روشن / خاموش ، بالا/پایین…. دیده می شود. در محاسبه کوانتوم این /آن به شکل spin-dow shinop می باشد.
در مقاله حاضر در مودر امکان پذیر بودن موارد زیر سوال می شود ، آیا یک سوپرکنداکتور سرامیک بدون اتصال می تواند به عنوان ترانزیستور به ویژه به عنوان ابزار سوئیچ کردن استفاده شود. اگر چنین است سیستم ترکیب در این/آن برای آن چه چیز و چگونه است و سه ترمینال چه هستند و سیگنالی که از طریق آن جریان را کنترل می کنند چیست ؟ همچنین در مورد مشکلات احتمالی و به کارگیری CST پیشنهاد شده و آینده آن بحث می شود.
می دانید که مواد خاص سوپرکانداکتوری زیربهای بحرانی TC از خود بروز می دهند. اگر چه بکارگیری میزان معین از زمینه مغناطیسی BC سوپرکانداکتوری را از بین می برد. بر اساس نفوذ و واکنش زمینه مغناطیسی دو نوع سوپرکانداکتور وجود دارد : نوع I و نوع II با بکارگیری زمینه مغناطیسی فزاینده نوع I سوپرکانداکتیوتی خود را به طور ناگهانی از دست می دهد در حالی که نوع II حالت سوپرکانداکتیوتی خود را کم کم از دست می دهد. سوپر کانداکتیو نوع I دمای بحرانی TC خیلی پایینی دارد( زیرا آنچه ما سوپر کانداکت می شود ) ۱٫K’ است در حالی که سوپر کانداکتور نوع II دارای TC بالایی تقریبا به اندازه ۱۵K است. نوع I اغلب هادی فلزی خالص است. نوع II (a) هم آلیاژ فلزی هادی است و هم b ) سرامیک های غیر هادی. آلیاژها و ترکیبات نوع a II دارای K TC 30 یا حتی بالاتر هستند در حالی که سرامیک های نوع b- II که اغلب سوپرکانداکتورهای High –TC نامیده می شوند دارای K TC :15 هستند که بسیار بالاتر از نقطه جوش نیتروژن مایع K77 است.
سوپرکانداکتور چندین کاربرد دارد. مثلا ساختن مغناطیس با استحکام بالا برای کاربردهای مختلف مثل MLT یا NMR مورد مصرف دیگر آن در اتصال (JJ)Josephson برای وسایل سطحی کوآنتوم سوپرکانداکتور SQUID استفاده به عنوان مغناطیس متر حساس و ابزار نوسان گر با سرعت بالا می باشد. JJ(SQID) دو سوپرکانداکتور نوع I با لایه عایق باریک بین آن اتصال دارند که از طریق آن جفت الکترون کوپر می تواند تونل بکند. در روی هم پوشانی مطابق امواج الکترون در هر دو سمت کار می کند. cryotron یکی دیگر از کاربردهای عملی است که قبلا راجع به بحث شد. و CST که در این مقاله توصیف شد می تواند کاربرد بعدی سوپرکانداکتور به عنوان ترانزیستور فوق مدرن باشد.
می توان گفت که مواد سوپرکانداکتور ترکیبی/آلیاژی فلزی نوع a- II و فلزات نوع I اغلب حداقل هادی های خوبی هستند. یا در حالت سوپرکانداکتوری یا غیر از آن در حالی که مواد سوپرکانداکتوری هادی چندان خوبی نیست. با کشف جالب سرامیک تمایل بیشتری برای توسعه تحقیقات سوپرکانداکتور به وجود آمد این کشف توسط دانشمندان آلمانی برنورز و مولر در سال ۱۹۸۶ انجام شد. از آن پس برای به دست آوردن سوپرکانداکتورهای سرامیک با TC بالاتر برای دستیابی به TC به اندازه دمای اتاق  تلاش های فراوانی صورت گرفت.

فهرست محتوا :
چکیده
معرفی
سوپر کانداکتورها : ابر هادی ها
مشکلات
دورنما
اجرا
آینده
Crygotron در مقابل CST
خاتمه

تعداد صفحات : ۱۸
نوع فایل : ورد ۲۰۰۳ (.doc)