Наука

Newswise — Сверхпроводники могут проводить большие электрические токи без какого-либо сопротивления. Одна из ситуаций, когда они не проводят ток без сопротивления, — это слишком большой ток. Разрабатывая микроскопические электронные компоненты из очень тонких сверхпроводников, исследователи могут использовать этот эффект для создания переключателя, такого как транзистор.

Влияние

Сверхпроводящие переключающие устройства на основе нанопроводов (называемые нанокриотронами или для краткости nTrons) обещают быть перспективными для будущей сверхпроводящей электроники или детекторов частиц. Например, они могут идеально подойти для будущего электрон-ионного коллайдера Министерства энергетики. В этом исследовании ученые показали, что небольшие изменения в геометрии переключателя могут увеличить токи, при которых эти переключатели могут надежно работать. Исследование также показало, что эти переключатели работают в магнитных полях, что является ключевым моментом для многих приложений.

Краткое содержание

Технология nTron вызвала значительный исследовательский интерес, поскольку позволяет разрабатывать базовые логические элементы, которые можно использовать в сложной сверхпроводящей электронике, например, в схемах считывания или обработки данных, прикрепленных к сверхпроводящим детекторам света и заряженных частиц, таких как электроны. Эта операция достигается путем подачи небольших токов затвора через небольшой вывод затвора, который запускает электротермический каскад в подключенном большом токопроводящем канале, который временно разрушает сверхпроводимость в канале. Поскольку многие эксперименты, в которых будут работать эти устройства, включая эксперименты на коллайдерах частиц и сети квантовой связи, имеют магнитные поля, исследователи должны показать, что эти устройства могут хорошо работать и работать в этих полях.

Результаты этого исследования показывают, что изменения в геометрии тонкопленочного устройства могут привести к повышению производительности во многих аспектах, таких как усиление электрического тока и время сброса. Кроме того, первое в своем роде испытание в магнитном поле показало, что эти устройства уже могут работать в умеренно сильных магнитных полях, хотя и с ухудшением характеристик. Основываясь на этих результатах, исследователи смогут разработать будущие устройства, которые будут использовать геометрические модификации, чтобы выдерживать гораздо более сильные магнитные поля. Они также могут начать разработку интегрированных сверхпроводящих нанопроводных датчиков и электронных систем. Эти инновации послужат основой для широкого спектра экспериментов, охватывающих широкий спектр приложений — от систем отслеживания частиц в коллайдерах до ретрансляторов сетей квантовой связи.

Финансирование

Эта работа была поддержана Управлением науки Министерства энергетики (DOE) и Управлением ядерной физики в рамках Инициативы по микроэлектронике. Работа, выполненная в Центре наноразмерных материалов, научном пользовательском центре Министерства энергетики, поддерживалась Управлением науки Министерства энергетики США и Управлением фундаментальных энергетических наук.