Сверхпроводниковый элемент с отрицательным дифференциальным сопротивлением

 

СВЕРХПРОВОДНИКОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ, содержащий гальванически соединенные сверхпроводящую и резистивную пленки на изолирующей подложке, отличающийся тем, что, с целью рас.пшрения диапазона рабочих токов и напряжений, пленки соединены последовательно и поперечное сечение сверхпроводящей пленки монотонно увеличивается к гра;нице пленок.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,.Я0„„1121724 (594H 01 L 27 18 (1

t .4 лi I ,ф I . Ф

\ I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 2365655/18-25 (22) 27.05.76 (46) 15.12.86. Вюл. В 46 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт радиофизики и электроники АН УССР (72) И.И.Еру, С.А.Песковацкий и А.В.Поладич (53) 537.312 623621 3(088 8) (56) Яивер И. "Туннельные явления в твердых телах", M. "Мир",,1973, с. 244-259.

Патент СИА У 3916432, кл. е357-57, опублик. 1975 (прототип). (54) (57) СВЕРХПРОВОДНИКОВЫИ ЭЛЕМЕНТ

С ОТРИЦАТЕЛЬНЬ М ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ

СОПРОТИВЛЕНИЕМ, содержащий гальванически соединенные сверхпроводящую и резистивную пленки на изолирующей подложке, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих токов и напряжений, пленки соединены последовательно и поперечное сечение сверхпроводящей пленки монотонно увеличивается к гра,.нице пленок.

1 112

Изобретение относится к устройствам твердотельной криогенной электроники и может быть использовано в радиотехнических устройствах для генерирования, усиления и преобразования электромагнитных сигналов.

Известно устройство с отрицательным дифференциальным сопротивлением, выполненное в виде двух напыленных на подложку пленок сверхпроводников, расположенных одна поверх другой и разделенных между собой диэлектрической пленкой, толщина которой не должна превышать 1-4 нм (1) .

Однако в процессе изготовления такого элемента вследствие черезвычайно малой толщины диэлектрика между сверхпроводящими пленками могут возникать металлические микроэакоротки, количество которых при эксплуатации устройства самопроизвольно возрастает, что снижает надежность устойства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее гальванически соединенные сверхпроводящую и резистивную пленки на изолирующей подложке (21.

Недостатком данного устройства является узкий диапазон рабочих токов и напряжений, не превышающих

0,1 мВ.

Цель изобретения - расширение диапазона рабочих токов и напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем гальванически соединенные сверхпроводящую и резистивную пленки.на изолирующей подложке, пленки соединены последовательно и поперечное сечение сверхпроводящей пленки монотонно уве-. личивается к границе пленок.

На чертеже изображен сверхпроводниковый элемент с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Сверхпроводниковый элемент состо- . ит из подложки 1, на которой расположены пленка 2 сверхпроводящего металла.и пленка 3 резистивного металла.

Пленка 2 сверхпроводящего металла имеет монотонно увеличивающуюся ширину от меньшего значения W< до больmего — W где она гальванически сое Э динена с.резистивной пленкой 3. То1724 2 торых существует отрицательное дифференциальное сопротивление, пропорционален длине пленки, и при длине пленки 80 мкм достигает единиц милливольт, В предложенной конструкции сверхпроводникового элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением диапазон рабочих токов и напряжений определяется геометрией устройства и может быть сделан достаточно большим. Это позволяет сушест венно повысить устойчивость такого элемента к воздействиям внешних полей и облегчает проблему согласования его с другими устройствами криогенной электроники. Пленочное испол 0 кение сверхпроводникового элемента позволяет при массовом его .производстве использовать технологические методы современной микроэлектроники

25 коподводящие проводники обозначены

I, а потенциальные - U.

Экспериментально уСтановлено, что при достижении определенной величины плотности тока в сверхпроводящей пленке 2 в сечении Ч, граничащем с пленкой 3 резистивного металла, сверхпроводимость в этом сечении разрушается и от этого сечения по длине сверхпроводящей пленки 2 начинает расти резистивная область. Длина этой области увеличивается пропорционально напряжению на пленке, а плотность тока на границе, разделяющей сверхпроводящее и резистивное состояние в пленке 2, сохраняется при этом неизменной.В соответствии с уменьшением поперечного сечения по длине . сверхпроводящей пленки 2 от значения

Ч д до 11, ток через элемент (по мере роста резистивной области) начинает падать, т.е. на вольт-амперной характеристике возникает участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Величина тока, при котором в пленке 2 появляется резистивная область, пропорциональна большему сечению пленки W>, а ток, при котором вся пленка переходит в резистивное состояние, определяется величиной сечения

W,

Произв.-rrosiarp. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4