由网友(勇敢去面对。)分享简介：超导器件简称 superconductive device ，正在电磁频谱的最高端，可用于极低精度的电流比力仪、极高温度的测温技能、地磁取熟物磁丈量、引力波探测等。正在频谱的中段（射频至微波），可用于罪率以及盛减的紧密丈量、超导稳频腔、疾速瞬态旌旗灯号波形的紧密丈量、摹拟－数字转换器、逻辑取存储用散成电路等。超导器件的事情频次1...

     超导器件简称 superconductive device ，在电磁频谱的最低端，可用于极高精度的电流比较仪、极低温度的测温技术、地磁与生物磁测量、引力波探测等。在频谱的中段（射频至微波），可用于功率和衰减的精密测量、超导稳频腔、快速瞬态信号波形的精密测量、模拟－数字变换器、逻辑与存储用集成电路等。超导器件的工作频率一直可延伸到毫米波、红外波段，并用于高灵敏度探测和接收、宽带频率综合、激光频率下的精密测量、基础研究等方面。超导器件的功耗低、集成度高，在灵敏度、精度、响应速率、分辨能力等方面一般比室温下最优的其他同类器件至少高1～2个数量级。

超导器件的核心是超导隧道器件和超导量子干涉器件。

简介

　　超导器件

　　superconductive device

　　在电磁频谱的最低端，可用于极高精度的电流比较仪、极低温度的测温技术、地磁与生物磁测量、引力波探测等。在频谱的中段（射频至微波），可用于功率和衰减的精密测量、超导稳频腔、快速瞬态信号波形的精密测量、模拟－数字变换器、逻辑与存储用集成电路等。超导器件的工作频率一直可延伸到毫米波、红外波段，并用于高灵敏度探测和接收、宽带频率综合、激光频率下的精密测量、基础研究等方面。超导器件的功耗低、集成度高，在灵敏度、精度、响应速率、分辨能力等方面一般比室温下最优的其他同类器件至少高1～2个数量级。

　　超导器件的核心是超导隧道器件和超导量子干涉器件。

超导隧道器件

　　1962年英国B.D.约瑟夫逊从理论上证明，当两块超导体之间存在弱耦合构成结时，库柏电子对可以穿越其间的势垒层而形成隧道电流。因而，通过结区可以流过一定的直流电流，而器件两端的电压降为零；若电流超过某一临界值（通常在10-3～10-6安的范围内）,则器件两端呈现一定的电压降υ，流经结区的电流是高频振荡的形式，频率为2eυ／h(式中e为电子电荷，h为普朗克常数)。1963年上述结论为实验证实。这种现象称为约瑟夫逊效应，或电子对隧道效应。

　　若结区两端的电压超过超导体能隙所对应的值，则电场能量足以拆散库柏电子对而形成准粒子。准粒子借助隧道效应通过势垒层的现象称为准粒子隧道效应。习惯上把电子对隧道效应和准粒子隧道效应合称超导隧道效应。利用这种原理制成的器件称为超导隧道器件，有时也称约瑟夫逊器件或约瑟夫逊结。上述器件按物理结构的不同，又可细分为隧道结、微桥结、点接解结等。

超导量子干涉器件

　　(SQUID) ①直流SQUID：相当于采用超导环路将两个约瑟夫逊结并接起来，形成一种两端器件。在端电压降为零时,它所能通过的最大电流是穿过环路的磁通量的周期函数，周期φ0（等于2.07×10-15韦）称为磁通量子。由于φ0很小，这种周期性的关系为测量磁通提供了极其精密的分度。②射频SQUID:在这种结构中单个约瑟夫逊结为超导环路所短接，并将环路与射频偏置的槽路耦合从而获得电压响应。根据环路的电感和结的临界电流,可将射频SQUID的工作情况区分为不同的模式。SQUID结构是精密电磁测量的基础。

可以制成的器

　　件　以超导隧道器件和SQUID为基本构件,可以制成检测、放大、逻辑、存储等器件。例如，将隧道结偏置在准粒子隧道效应伏安特性的非线性拐点附近，便成为检测器，响应率已接近量子极限（每输入一个光子即可产生一个电子）。目前研究工作集中于微波以上的频率，但音频下的响应率实际上与微波以上频率相同。在放大功能方面，SQUID放大器最接近于通常晶体管放大器的作用,并可提供噪声极低的功率增益。例如，将高灵敏度的直流SQUID与尺寸较大的但电感量极低的输入线圈紧耦合,利用输入信号对SQUID的临界电流作磁调制,便可达到这一目的。但放大器的带宽和动态范围等尚须改进。在逻辑功能方面，已采用超导器件制成与门、或门、非门。超导逻辑电路具有功率低、开关延迟时间小等优点。在超导环路中接入SQUID,利用环路捕获的磁通的量子化特性，可以制成随机存储器。这种存储器的特点是，不进行读出或写入时器件内部功耗为零，而且是“永久性”的存储，运转速度极高（见超导性的微波应用）。

超导微电子器件基础研究取得重要进展

　　超导器件是未来微电子学和信息科学的重要分支,是当前超导电性学和电子学的前沿课题。它有可能使电子系统在速度、功耗、频宽、噪声等性能上达到综合兼优。上海交通大学蒋建飞教授等在国家自然科学基金(批准号:68871013,69371016)资助下,结合有效的国际合作,从1989年起,在三端超导器件机制、结构、特性和动力学方面,开展了国际水平的研究工作,发现了极有价值的新效应,建立了相应的物理和工程模型,为进一步开展超导器件、电路和系统的基础研究和进入实用化奠定了良好的基础。蒋建飞教授和日本学者管原昌敬教授合作,取得了以下研究成果:

　　1.共同发现和证实了镧锶铜氧Laz-xSrxCuO4高温超导体的正常态在x=1/4n(n=1,2,…)具有电阻率剧烈下降的异常电导效应。该效应的发现和证实,有可能对阐明高温超导体机制和高温超导体在高性能微电子器件中的应用产生重要的影响。

　　2.研究了Laz-xSrxCuO4异常电导效应新型微电子器件的结构,分析了其异常迁移率。预测了基本的器件性能。这一成果为未来超导微电子器件的发展提出了一个新方向。

　　3.建立了相转变高温超导场效应理论并进行了实验,证实了场控临界温度Tc的效应,并研究了其机制,为高温超导场效应晶体管的研究奠定了基础。在国内率先研究了超导器件和单级电路模型及动力学,建立了二阶分析模型,发展了传输特性和高频振荡的研究。