Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением



Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением
Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением

 

H01L39/00 - Приборы с использованием сверхпроводимости; способы или устройства для изготовления или обработки таких приборов или их частей (приборы, состоящие из нескольких компонентов на твердом теле, сформированных на общей подложке или внутри нее H01L 27/00; сверхпроводники, отличающиеся способом формования или составом керамики C04B 35/00; сверхпроводники, сверхпроводящие кабели или передающие линии H01B 12/00; сверхпроводящие катушки или обмотки H01F; усилители с использованием сверхпроводимости H03F 19/00)

Владельцы патента RU 2612847:

ЭМБАЧЕР Инк. (US)

Использование: для создания устройств, содержащих материал с чрезвычайно низким сопротивлением. Сущность изобретения заключается в том, что устройства содержат компонент, сформированный по меньшей мере частично из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), при этом модифицированный ЧНС-материал содержит ЧНС-материал с гранью и кристаллической структурой, причем эта грань параллельна a-оси кристаллической структуры, и модифицирующий материал, смежный с этой гранью ЧНС-материала. Технический результат: обеспечение возможности создания устройств, содержащих ЧНС-материалы, которые обеспечивают чрезвычайно низкое сопротивление при более высоких температурах. 3 н.п.ф-лы, 373 ил., 2 табл.

 

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Данная заявка испрашивает приоритет по: предварительным заявкам на патент США №№ 61/469283, 61/469567, 61/469571, 61/469573 и 61/469576, озаглавленным ʺExtremely Low Resistance Nanowiresʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469293, 61/469580, 61/469584, 61/469585, 61/469586, 61/469589, 61/469590 и 61/469592, озаглавленным ʺInductors Formed of Extremely Low Resistance Materialsʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469303, 61/469591, 61/469595, 61/469600, 61/469602, 61/469605, 61/469609, 61/469613, 61/469618 и 61/469652, озаглавленным ʺCapacitors Formed of Extremely Low Resistance Materialsʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469313, 61/469620, 61/469622, 61/469627, 61/469630, 61/469632, 61/469635, 61/469640 и 61/469645, озаглавленным ʺTransistors Formed of Extremely Low Resistance Materialsʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469318, 61/469599, 61/469604, 61/469608, 61/469612, 61/469617, 61/469619, 61/469624 и 61/469628, озаглавленным ʺRotating Machines Formed of Extremely Low Resistance Materialsʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469324, 61/469637, 61/469641 и 61/469644, озаглавленным ʺBearings Assemblies Formed of Extremely Low Resistance Materialsʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469331 и 61/469650, озаглавленным ʺTransformer Formed of Extremely Low Resistance Materialsʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469335, 61/469656, 61/469658, 61/469659 и 61/469662, озаглавленным ʺPower Transmission Components Formed of Extremely Low Resistance Materialsʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469342, 61/469667, 61/469679, 61/469684 и 61/469769, озаглавленным ʺFault Current Limiter Formed of Extremely Low Resistance Materialsʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469358, 61/469603, 61/469606, 61/469610, 61/469615, 61/469621, 61/469625, 61/469633, 61/469639, 61/469642, 61/469653, 61/469657, 61/469665 и 61/469668, озаглавленным ʺMRI Components and Apparatus Employing Extremely Low Resistance Materialsʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469361, 61/469623, 61/469634, 61/469643 и 61/469648, озаглавленным ʺExtremely Low Resistance Josephson Junctionsʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469363, 61/469655, 61/469660, 61/469666, 61/469671, 61/469675, 61/469678, 61/469685 и 61/469691, озаглавленным ʺExtremely Low Resistance Quantum Interference Devicesʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469367, 61/469697, 61/469700, 61/469703, 61/469704 и 61/469710, озаглавленным ʺAntennas Formed from Extremely Low Resistance Materialsʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469371, 61/469717, 61/469721, 61/469727, 61/469731, 61/469735, 61/469740 и 61/469756, озаглавленным ʺFilters Formed of Extremely Low Resistance Materialsʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469398, 61/469654, 61/469673, 61/469683, 61/469687, 61/469692, 61/469711, 61/469716, 61/469723, 61/469638, 61/469646, 61/469728, 61/469737, 61/469743, 61/469745, 61/469751, 61/469754, 61/469761, 61/469766, 61/469770, 61/469772, 61/469774 и 61/469775, озаглавленным ʺSensors Formed of Extremely Low Resistance Materialsʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469401, 61/469672, 61/469674, 61/469676 и 61/469681, озаглавленным ʺActuators Formed of Extremely Low Resistance Materialsʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469376, 61/469686, 61/469690, 61/469693, 61/469694, 61/469695, 61/469696 и 61/469698, озаглавленным ʺIntegrated Circuits Formed of Extremely Low Resistance Materialsʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469392, 61/469707, 61/469709 и 61/469712, озаглавленным ʺExtremely Low Resistance Interconnect (ELRI) For System in Package (SIP) Applicationsʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469424, 61/469714, 61/469718, 61/469720, 61/469724, 61/469726 и 61/469730, озаглавленным ʺExtremely Low Resistance Interconnect (ELRI) Connecting MEMS to Circuits on a Semiconductor ICʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469387, 61/469732, 61/469736 и 61/469739, озаглавленным ʺExtremely Low Resistance Interconnect (ELRI) for RF Circuits on a Semiconductor Integrated Circuitʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469554, 61/469742, 61/469744, 61/469747, 61/469749 и 61/469750, озаглавленным ʺIntegrated Circuit Devices Formed of Extremely Low Resistance Materialsʺ; предварительным заявкам на патент США №№ 61/469560, 61/469753, 61/469755, 61/469757, 61/469758, 61/469759, 61/469760, 61/469762 и 61/469763, озаглавленным ʺEnergy Storage Devices Formed of Extremely Low Resistance Materialsʺ; и заявки на патент США № 13/076188, озаглавленной ʺExtremely Low Resistance Compositions and Methods for Creating Sameʺ. Каждая из вышеуказанных заявок была подана 30 марта 2011 года. Каждая из вышеуказанных заявок включена сюда по ссылке во всей своей полноте.

[0002] Эта заявка также испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США № 61/583855, озаглавленной ʺLayered Compositions, Such as Compositions that Exhibit Extremely Low Resistanceʺ, поданной 6 января 2012 года, которая включена сюда по ссылке во всей своей полноте.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, которые работают с использованием традиционных сверхпроводящих элементов, испытывают различные недостатки, включая базирование на дорогих системах охлаждения для того, чтобы поддерживать сверхпроводящие элементы в их сверхпроводящих состояниях. Например, традиционные сверхпроводящие конденсаторы используют высокотемпературные сверхпроводящие (ВТСП) материалы для различных компонентов, основываясь на их способности переносить ток с минимальным или нулевым сопротивлением току. Тем не менее, ВТСП-материалы требуют очень низких рабочих температур (например, температур ниже 120 K), типично реализуемых охлаждением компонентов до таких температур с использованием дорогих систем, таких как системы охлаждения на основе жидкого азота. Такие системы охлаждения повышают затраты на реализацию и препятствуют широкому коммерческому и потребительскому использованию и/или применению конденсаторов, которые используют эти материалы. Эти и другие проблемы существуют в отношении текущих устройств на основе ВТСП.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0004] Фигура 1 иллюстрирует кристаллическую структуру примерного ЧНС-материала при просмотре в первой проекции.

[0005] Фигура 2 иллюстрирует кристаллическую структуру примерного ЧНС-материала при просмотре во второй проекции.

[0006] Фигура 3 иллюстрирует кристаллическую структуру примерного ЧНС-материала при просмотре во второй проекции.

[0007] Фигура 4 иллюстрирует одну элементарную ячейку примерного ЧНС-материала.

[0008] Фигура 5 иллюстрирует кристаллическую структуру примерного ЧНС-материала при просмотре во второй проекции.

[0009] Фигура 6 иллюстрирует кристаллическую структуру примерного ЧНС-материала при просмотре во второй проекции.

[0010] Фигура 7 иллюстрирует кристаллическую структуру примерного ЧНС-материала при просмотре во второй проекции.

[0011] Фигура 8 иллюстрирует кристаллическую структуру примерного ЧНС-материала при просмотре во второй проекции.

[0012] Фигура 9 иллюстрирует кристаллическую структуру примерного ЧНС-материала при просмотре во второй проекции.

[0013] Фигура 10 иллюстрирует модифицированную кристаллическую структуру, согласно различным вариантам реализации изобретения, ЧНС-материала при просмотре во второй проекции.

[0014] Фигура 11 иллюстрирует модифицированную кристаллическую структуру, согласно различным вариантам реализации изобретения, ЧНС-материала при просмотре в первой проекции.

[0015] Фигура 12 иллюстрирует кристаллическую структуру примерного ЧНС-материала при просмотре в третьей проекции.

[0016] Фигура 13 иллюстрирует систему координат и обозначений, применимую для описания различных вариантов реализации изобретения.

[0017] Фигуры 14A-14G иллюстрируют результаты испытаний, демонстрирующие различные рабочие характеристики модифицированного ЧНС-материала.

[0018] Фигура 15 иллюстрирует результаты испытаний для модифицированного ЧНС-материала, а именно, с хромом в качестве модифицирующего материала и YBCO в качестве ЧНС-материала.

[0019] Фигура 16 иллюстрирует результаты испытаний для модифицированного ЧНС-материала, а именно, с ванадием в качестве модифицирующего материала и YBCO в качестве ЧНС-материала.

[0020] Фигура 17 иллюстрирует результаты испытаний для модифицированного ЧНС-материала, а именно, с висмутом в качестве модифицирующего материала и YBCO в качестве ЧНС-материала.

[0021] Фигура 18 иллюстрирует результаты испытаний для модифицированного ЧНС-материала, а именно, с медью в качестве модифицирующего материала и YBCO в качестве ЧНС-материала.

[0022] Фигура 19 иллюстрирует результаты испытаний для модифицированного ЧНС-материала, а именно, с кобальтом в качестве модифицирующего материала и YBCO в качестве ЧНС-материала.

[0023] Фигура 20 иллюстрирует результаты испытаний для модифицированного ЧНС-материала, а именно, с титаном в качестве модифицирующего материала и YBCO в качестве ЧНС-материала.

[0024] Фигуры 21A-21B иллюстрируют результаты испытаний для модифицированного ЧНС-материала, а именно, с хромом в качестве модифицирующего материала и BSCCO в качестве ЧНС-материала.

[0025] Фигура 22 иллюстрирует расположение ЧНС-материала и модифицирующего материала, применимое для распространения электрического заряда согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0026] Фигура 23 иллюстрирует множественные слои кристаллических структур примерного поверхностно-модифицированного ЧНС-материала согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0027] Фигура 24 иллюстрирует c-пленку ЧНС-материала согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0028] Фигура 25 иллюстрирует c-пленку с надлежащими поверхностями ЧНС-материала согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0029] Фигура 26 иллюстрирует c-пленку с надлежащими поверхностями ЧНС-материала согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0030] Фигура 27 иллюстрирует модифицирующий материал, наслоенный на надлежащие поверхности ЧНС-материала согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0031] Фигура 28 иллюстрирует модифицирующий материал, наслоенный на надлежащие поверхности ЧНС-материала согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0032] Фигура 29 иллюстрирует c-пленку с протравленной поверхностью, включающую в себя надлежащие поверхности ЧНС-материала согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0033] Фигура 30 иллюстрирует модифицирующий материал, наслоенный на протравленную поверхность c-пленки с надлежащими поверхностями ЧНС-материала согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0034] Фигура 31 иллюстрирует a-b-пленку, включая необязательную подложку, с надлежащими поверхностями ЧНС-материала согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0035] Фигура 32 иллюстрирует модифицирующий материал, наслоенный на надлежащие поверхности ЧНС-материала a-b-пленки согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0036] Фигура 33 иллюстрирует различные примерные компоновки слоев ЧНС-материала, модифицирующего материала, буферных или изолирующих слоев и/или подложек в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

[0037] Фигура 34 иллюстрирует процесс формирования модифицированного ЧНС-материала согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0038] Фигура 35 иллюстрирует пример дополнительной обработки, которая может быть выполнена согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0039] Фигура 36 иллюстрирует процесс формирования модифицированного ЧНС-материала согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0040] Фигура 1-Z является блок-схемой композиции, которая включает в себя компонент материала с чрезвычайно низким сопротивлением и модифицирующий компонент согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0041] Фигура 2-Z является блок-схемой композиции, которая включает в себя материал с чрезвычайно низким сопротивлением и два или более модифицирующих компонента согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0042] Фигура 3-Z является блок-схемой композиции, которая включает в себя слои разных материалов с чрезвычайно низким сопротивлением согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0043] Фигура 4-Z является блок-схемой композиции, которая включает в себя слои разных форм одного и того же материала с чрезвычайно низким сопротивлением согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0044] Фигура 5-Z является блок-схемой композиции, которая включает в себя множественные слои разных материалов с чрезвычайно низким сопротивлением согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0045] Фигура 6-Z является блок-схемой примерной композиции, которая включает в себя множественные слои материалов с чрезвычайно низким сопротивлением согласно различным вариантам реализации изобретения.

[0046] Фигуры 7A-Z-7I-Z включают в себя результаты испытаний, демонстрирующие различные рабочие характеристики примерной композиции, проиллюстрированной на фигуре 6-Z.

[0047] Фигуры 37-A-45B-A иллюстрируют формирование нанопроводов с использованием ЧНС-материалов.

[0048] Фигуры 46-A-46J-A иллюстрируют формирование переходов Джозефсона (JJ) с использованием ЧНС-материалов.

[0049] Фигуры 47-A-53-A иллюстрируют формирование СКВИДов использованием ЧНС-материалов.

[0050] Фигуры 54-A-59-A иллюстрируют формирование медицинских устройств с использованием ЧНС-материалов.

[0051] Фигуры 37A-B-43-B иллюстрируют формирование конденсаторов с использованием ЧНС-материалов.

[0052] Фигуры 37-C-43-C иллюстрируют формирование индукторов с использованием ЧНС-материалов.

[0053] Фигуры 37-D-44-D иллюстрируют формирование транзисторов с использованием ЧНС-материалов.

[0054] Фигуры 37-E-45-E иллюстрируют формирование устройств на интегральных схемах с использованием ЧНС-материалов.

[0055] Фигуры 37-F-45-F иллюстрируют формирование интегральных схем и МЭМС-устройств с использованием ЧНС-материалов.

[0056] Фигуры 37-G-41-G иллюстрируют формирование РЧ-устройств на интегральных схемах с использованием ЧНС-материалов.

[0057] Фигуры 37-H-43-H иллюстрируют формирование компонентов и устройств маршрутизации на интегральных схемах с использованием ЧНС-материалов.

[0058] Фигуры 37-I-41B-I иллюстрируют формирование SiP-устройств на интегральных схемах с использованием ЧНС-материалов.

[0059] Фигуры 37A-J-42-J иллюстрируют формирование вращающихся машин с использованием ЧНС-материалов.

[0060] Фигуры 37A-K-41-K иллюстрируют формирование подшипников с использованием ЧНС-материалов.

[0061] Фигуры 37-L-88-L иллюстрируют формирование датчиков с использованием ЧНС-материалов.

[0062] Фигуры 37-M-50-M иллюстрируют формирование актуаторов с использованием ЧНС-материалов.

[0063] Фигуры 37-N-50-N иллюстрируют формирование фильтров с использованием ЧНС-материалов.

[0064] Фигуры 37-O-56-O иллюстрируют формирование антенн с использованием ЧНС-материалов.

[0065] Фигуры 37-P-43-P иллюстрируют формирование устройств накопления энергии с использованием ЧНС-материалов.

[0066] Фигуры 37-Q-50-Q иллюстрируют формирование ограничителей тока повреждения с использованием ЧНС-материалов.

[0067] Фигуры 37-R-50-R иллюстрируют формирование преобразователей с использованием ЧНС-материалов.

[0068] Фигуры 37A-S-40B-S иллюстрируют формирование линий передачи с использованием ЧНС-материалов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0069] Описываются электрические (электротехнические), механические, вычислительные и/или другие устройства, приборы, компоненты (конструктивные элементы), системы и/или аппараты, которые включают в себя один или более компонентов, сформированных из модифицированных, щелевых (ʺапертурированныхʺ), слоистых материалов и/или других новых материалов с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС). ЧНС-материалы обеспечивают чрезвычайно низкие сопротивления току при более высоких температурах, чем температуры, обычно ассоциирующиеся с существующими высокотемпературными сверхпроводниками (ВТСП), улучшая рабочие характеристики устройств при этих более высоких температурах, помимо других преимуществ.

[0070] В некоторых примерах ЧНС-материалы изготавливаются на основе этого типа материалов, применения ЧНС-материалов, размера компонента, использующего ЧНС-материалы, требований к эксплуатации устройства или машины, использующего(ей) ЧНС-материалы, и т.д. По сути, во время конструирования и изготовления устройства, материал, используемый в качестве базового слоя ЧНС-материала, и/или материал, используемый в качестве одного или более модифицирующих слоев ЧНС-материала, может быть выбран исходя из различных соображений и желаемых рабочих и производственно-технологических характеристик.

[0071] Различные устройства, применения и/или системы могут использовать ЧНС-компоненты, описанные здесь. Эти устройства, применения и/или системы будут подробнее обсуждены в главах 1-18 этой заявки.

[0072] Далее технология будет описываться в отношении различных примеров и/или вариантов воплощения. Нижеприведенное описание обеспечивает конкретные подробности для полного понимания и обеспечения возможности описания этих примеров системы. Тем не менее, специалисты в данной области техники должны понимать, что система может осуществляться на практике без этих подробностей. В других случаях хорошо известные структуры и функции не показаны или не описаны подробно, чтобы исключать излишнее затруднение в понимании описания примеров системы.

[0073] Терминология, используемая в представленном ниже описании, предназначена интерпретироваться самым широким обоснованным образом, даже если она используется в сочетании с подробным описанием определенных конкретных вариантов воплощения системы. Конкретные термины даже могут подчеркиваться ниже; тем не менее, все термины, предназначенные для интерпретации сколь-либо ограниченным образом, будут явно и конкретно определены по существу в данном разделе ʺПодробное описаниеʺ.

[0074] Различные признаки, преимущества и варианты реализации изобретения могут быть изложены или быть очевидны из рассмотрения нижеприведенного подробного описания, чертежей и формулы изобретения. Следует понимать, что подробное описание и чертежи являются примерными и предназначены обеспечить дополнительное пояснение без ограничения объема изобретения, если только иное не указано в формуле изобретения.

[0075] Для целей этого описания, материалы с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС) (от англ. ʺextremely low resistance (ELR) materialsʺ), также называемые здесь ʺЧНС-материаламиʺ, могут включать в себя: сверхпроводящие материалы, включая, но не ограничиваясь ими, ВТСП-материалы; идеально проводящие материалы (например, идеальные проводники); и другие проводящие материалы с чрезвычайно низким сопротивлением. Как пояснено здесь, эти ЧНС-материалы могут описываться как модифицированные ЧНС-материалы, щелевые ЧНС-материалы и/или новые ЧНС-материалы, любой из которых может быть использован для того, чтобы формировать ЧНС-пленки и/или другие ЧНС-компоненты (например, нанопровода, провода, ленты и т.д.). Эти ЧНС-материалы обладают чрезвычайно низким сопротивлением электронам и/или чрезвычайно высокой проводимостью электронов при высоких температурах, таких как температуры выше 150 K, при давлении окружающей среды или стандартном давлении. Этот раздел описывает, помимо прочего, структуру и рабочие характеристики этих ЧНС-материалов.

[0076] Вообще говоря, различные варианты реализации изобретения относятся к внедрению ЧНС-материала (например, модифицированного ЧНС-материала, нового ЧНС-материала и т.д.) с улучшенными рабочими характеристиками или ЧНС-материала, обладающего некоторыми или всеми улучшенными рабочими характеристиками, описанные здесь, в различные изделия, системы и/или устройства, как описано здесь. Различные варианты реализации изобретения могут включать в себя такие ЧНС-материалы в виде ЧНС-пленок, ЧНС-лент, ЧНС-нанопроводов, ЧНС-проводов и других конфигураций таких ЧНС-материалов.

[0077] Для целей этого описания, рабочие характеристики в отношении ЧНС-материалов и/или различных вариантов реализации изобретения могут включать, но не ограничиваясь ими, сопротивление ЧНС-материала в его ЧНС-состоянии (например, применительно к сверхпроводникам - в сверхпроводящем состоянии), температуру перехода ЧНС-материала в его ЧНС-состояние, способность ЧНС-материала к распространению заряда в своем ЧНС-состоянии, одно или более магнитных свойств ЧНС-материала, одно или более механических свойств ЧНС-материала и/или другие рабочие характеристики ЧНС-материала. Дополнительно, для целей этого описания, улучшенные рабочие характеристики могут включать, но не ограничиваясь ими, работу в ЧНС-состоянии (включая, например, сверхпроводящее состояние) при более высоких температурах, работу с увеличенной способностью к распространению заряда при тех же (или более высоких) температурах, работу с улучшенными магнитными свойствами, работу с улучшенными механическими свойствами и/или другие улучшенные рабочие характеристики.

[0078] Для целей этого описания, ʺчрезвычайно низкое сопротивлениеʺ является сопротивлением, аналогичным по величине сопротивлению магнитному потоку сверхпроводящих материалов II рода в их сверхпроводящем состоянии, и может, в общем, выражаться в единицах удельного сопротивления в диапазоне от нуля Ом∙см до одной пятидесятой (1/50) удельного сопротивления практически чистой меди при 293 K. Например, при использовании здесь, практически чистая медь является медью с чистотой 99,999%. В различных вариантах реализации изобретения части ЧНС-материалов имеют удельное сопротивление в диапазоне от нуля Ом∙см до 3,36×10-8 Ом∙см.

[0079] Как в общем понятно, температура перехода является температурой, ниже которой ЧНС-материал ʺвырабатываетʺ или проявляет (или начинает проявлять) чрезвычайно низкое сопротивление и/или другое явление, связанное с ЧНС-материалами. При работе с чрезвычайно низким сопротивлением ЧНС-материал называют находящимся в ЧНС-состоянии. При температурах выше температуры перехода ЧНС-материал перестает проявлять чрезвычайно низкое сопротивление, и ЧНС-материал называют находящимся в своем не-ЧНС-состоянии или в нормальном состоянии. Другими словами, температура перехода соответствует температуре, при которой ЧНС-материал изменяется между его не-ЧНС-состоянием и его ЧНС-состоянием. Как будет понятно, у некоторых ЧНС-материалов температура перехода может представлять собой интервал температур, на протяжении которого ЧНС-материал изменяется между его не-ЧНС-состоянием и его ЧНС-состоянием. Как будет также понятно, ЧНС-материал может иметь гистерезис в своей температуре перехода с одной температурой перехода по мере того, как ЧНС-материала нагревается, и другой температурой перехода по мере того, как ЧНС-материал охлаждается.

[0080] Фигура 13 иллюстрирует систему 1300 координат и обозначений, которая может быть использована для того, чтобы описывать различные варианты реализации изобретения. Система 1300 координат и обозначений включает набор осей, называемых ʺa-осьюʺ, ʺb-осьюʺ и ʺc-осьюʺ. Для целей этого описания: ссылка на a-ось включает a-ось и любую другую ось, параллельную ей; ссылка на b-ось включает b-ось и любую другую ось, параллельную ей; и ссылка на c-ось включает c-ось и любую другую ось, параллельную ей. Различные пары осей образуют набор плоскостей в системе 1300 координат и обозначений, называемых ʺa-плоскостьюʺ, ʺb-плоскостьюʺ и ʺc-плоскостьюʺ, причем: a-плоскость образована b-осью и c-осью и перпендикулярна a-оси; b-плоскость образована a-осью и c-осью и перпендикулярна b-оси; и c-плоскость образована a-осью и b-осью и перпендикулярна c-оси. Для целей этого описания: ссылка на a-плоскость включает a-плоскость и любую плоскость, параллельную ей; ссылка на b-плоскость включает b-плоскость и любую плоскость, параллельную ей; и ссылка на c-плоскость включает c-плоскость и любую плоскость, параллельную ей. Дополнительно, в отношении различных ʺгранейʺ или ʺповерхностейʺ кристаллических структур, описанных здесь, грань, параллельная a-плоскости, может иногда называться ʺb-c-граньюʺ; грань, параллельная b-плоскости, может иногда называться ʺa-c-граньюʺ; и грань, параллельная c-плоскости, может иногда называться ʺa-b-граньюʺ.

[0081] Фигура 1 иллюстрирует кристаллическую структуру 100 примерного ЧНС-материала при просмотре в первой проекции, а именно, в проекции, перпендикулярной a-b-грани кристаллической структуры 100 и параллельной ее c-оси. Фигура 2 иллюстрирует кристаллическую структуру 100 при просмотре во второй проекции, а именно, в проекции, перпендикулярной b-c-грани кристаллической структуры 100 и параллельный ее a-оси. Для целей этого описания, примерный ЧНС-материал, проиллюстрированный на фигуре 1 и фигуре 2, в общем является типичным представителем различных ЧНС-материалов. В некоторых вариантах реализации изобретения примерный ЧНС-материал может быть представителем семейства сверхпроводящих материалов, называемых меднооксидными перовскитами со смешанной валентностью. Материалы на основе меднооксидных перовскитов со смешанной валентностью включают, но не ограничиваясь ими, LaBaCuOx, LSCO (например, La2-xSrxCuO4 и т.д.), YBCO (например, YBa2Cu3O7 и т.д.), BSCCO (например, Bi2Sr2Ca2Cu3O10 и т.д.), TBCCO (например, Tl2Ba2Ca2Cu3O10 или TlmBa2Can-1CunO2n+m+2+δ), HgBa2Ca2Cu3Ox и другие материалы на основе меднооксидных перовскитов со смешанной валентностью. Другие материалы на основе меднооксидных перовскитов со смешанной валентностью могут включать, но не ограничиваясь ими, различные замещения катионов, как будет понятно. Как будет также понятно, вышеназванные материалы на основе меднооксидных перовскитов со смешанной валентностью могут относится к родовым классам материалов, в которых существуют множество разных составов. В некоторых вариантах реализации изобретения примерные ЧНС-материалы могут включать ВТСП-материал вне семейства материалов на основе меднооксидных перовскитов со смешанной валентностью (ʺнеперовскитные материалыʺ). Такие неперовскитные материалы могут включать, но не ограничиваясь ими, пниктиды железа, диборид магния (MgB2) и другие неперовскиты. В некоторых вариантах реализации изобретения примерные ЧНС-материалы могут быть другими сверхпроводящими материалами.

[0082] Многие ЧНС-материалов имеют структуру, аналогичную (хотя не обязательно идентичную) кристаллической структуре 100, с различными атомами, сочетаниями атомов и/или расположениями в решетке, как будет понятно. Как проиллюстрировано на фигуре 2, кристаллическая структура 100 изображена двумя полными элементарными ячейками примерного ЧНС-материала, при этом одна элементарная ячейка находится выше базовой линии 110, а одна элементарная ячейка находится ниже базовой линии 110. Фигура 4 иллюстрирует единственную элементарную ячейку 400 примерного ЧНС-материала.

[0083] Вообще говоря и как будет понятно, элементарная ячейка 400 примерного ЧНС-материала включает шесть ʺгранейʺ: две a-b-грани, которые параллельны c-плоскости; две a-c-грани, которые параллельны b-плоскости; и две b-c-грани, которые параллельны a-плоскости (см., например, фигуру 13). Как будет также понятно, ʺповерхностьʺ ЧНС-материала в макросмысле может состоять из множественных элементарных ячеек 400 (например, сотен, тысяч или более). Ссылка в этом описании на ʺповерхностьʺ или ʺграньʺ ЧНС-материала, параллельную конкретной плоскости (например, a-плоскости, b-плоскости или c-плоскости), указывает на то, что эта поверхность образована преимущественно (т.е. по большей части) из граней элементарной ячейки 400, которые практически параллельны данной конкретной плоскости. Кроме того, ссылка в этом описании на ʺповерхностьʺ или ʺграньʺ ЧНС-материала, параллельную иным плоскостям, отличным от a-плоскости, b-плоскости или c-плоскости (например, ab-плоскости, как описано ниже, и т.д.), указывает на то, что эта поверхность образована из некоторого сочетания граней элементарной ячейки 400, которые, в совокупном макросмысле, образуют поверхность, практически параллельную таким другим плоскостям.

[0084] Исследования указывают, что некоторые ЧНС-материалы демонстрируют явление анизотропной зависимости сопротивления (т.е. его зависимости от направления). Другими словами, сопротивление при данной температуре и плотности тока зависит от направления по отношению к кристаллической структуре 100. Например, в их ЧНС-состоянии, некоторые ЧНС-материалы могут переносить значительно больший ток, при чрезвычайно низком сопротивлении, в направлении a-оси и/или в направлении b-оси, чем такие же материалы переносят в направлении c-оси. Как будет понятно, различные ЧНС-материалы демонстрируют явление анизотропии в отношении различных характеристик, включая явление сопротивления, в иных направлениях, отличных от описанных выше, в дополнение к ним или в сочетаниях с ними. Для целей этого описания, ссылка на материал, который склонен проявлять явление сопротивления (и аналогичные понятия) в первом направлении, указывает на то, что этот материал поддерживает такое явление в первом направлении; а ссылка на материал, который не склонен проявлять явление сопротивления (и аналогичные понятия) во втором направлении, указывает на то, что материал не поддерживает такое явление во втором направлении или поддерживает его в уменьшенной относительно других направлений степени.

[0085] Со ссылкой на фигуру 2, традиционные представления об известных ЧНС-материалах до сих пор не принимали во внимание щель (ʺапертуруʺ) 210, образованную в кристаллической структуре 100 множеством щелевых атомов 250, как отвечающую за явление сопротивления. (См., например, фигуру 4, где щель трудно различима на изображении единственной элементарной ячейки 400). В некотором смысле, щелевые атомы 250 могут рассматриваться как образующие дискретную атомарную ʺграницуʺ или ʺпериметрʺ вокруг щели 210. В некоторых вариантах реализации изобретения и как проиллюстрировано на фигуре 2, щель 210 возникает между первой частью 220 и второй частью 230 кристаллической структуры 100, хотя в некоторых вариантах реализации изобретения щель 210 может возникать в других частях различных других кристаллических структур. Щель 210 проиллюстрирована на фигуре 2 на основе изображений атомов в виде простых ʺсферʺ; как будет понятно, такие щели соотносятся с и формообразуются, помимо прочего, электронами и связанными с ними электронными плотностями (не проиллюстрировано иным образом) различных атомов в кристаллической структуре 100, включая щелевые атомы 250.

[0086] Согласно различным аспектам изобретения, щель 210 способствует распространению электрического заряда через кристаллическую структуру 100, и когда щель 210 способствует распространению электрического заряда через кристаллическую структуру 100, ЧНС-материал работает в его ЧНС-состоянии. Для целей этого описания, термины ʺраспространяетʺ, ʺраспространениеʺ и/или ʺспособствующий распространениюʺ (наряду с их соответствующими формами), в общем, означают ʺпроводитʺ, ʺпроводящийʺ и/или ʺспособствующий проводимостиʺ и их соответствующие формы; ʺтранспортируетʺ, ʺтранспортирующийʺ и/или ʺспособствующий транспортуʺ и их соответствующие формы; ʺпропускаетʺ, ʺпропускающийʺ и/или ʺспособствующий пропусканиюʺ и их соответствующие формы; и/или ʺпереноситʺ, ʺпереносящийʺ и/или ʺспособствующий переносуʺʺ и их соответствующие формы. Для целей этого описания, электрический заряд может включать положительный заряд или отрицательный заряд и/или пары или другие группировки таких зарядов; дополнительно, такой заряд может распространяться через кристаллическую структуру 100 в виде одной или более частиц либо в виде одной или более волн или волновых пакетов.

[0087] В некоторых вариантах реализации изобретения распространение электрического заряда через кристаллическую структуру 100 может происходить аналогичным распространению в волноводе образом. В некоторых вариантах реализации изобретения щель 210 может быть волноводом в отношении распространения электрического заряда через кристаллическую структуру 100. Волноводы и их работа, в общем, хорошо понятны. В частности, стенки, окружающие внутренность волновода, могут соответствовать границе или периметру из щелевых атомов 250 вокруг щели 210. Одним аспектом, имеющим отношение к работе волновода, является его поперечное сечение. На атомарном уровне щель 210 и/или ее поперечное сечение могут существенно изменяться с изменениями температуры ЧНС-материала. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения изменения температуры ЧНС-материала могут вызывать изменения в щели 210, которые, в свою очередь, могут вызывать переход ЧНС-материала между его ЧНС-состоянием и его не-ЧНС-состоянием. Например, по мере того, как увеличивается температура ЧНС-материала, щель 210 может ограничивать или затруднять распространение электрического заряда через кристаллическую структуру 100, и соответствующий ЧНС-материал может переходить из его ЧНС-состояния в его не-ЧНС-состояние. Аналогично, например, по мере того, как снижается температура ЧНС-материала, щель 210 может способствовать (в отличие от ʺограничиватьʺ или ʺзатруднятьʺ) распространению электрического заряда через кристаллическую структуру 100, и соответствующий ЧНС-материал может переходить из своего не-ЧНС-состояния в свое ЧНС-состояние.

[0088] Щели, такие как щель 210 на фигуре 2, существуют в различных ЧНС-материалах, таких как, но не ограничиваясь ими, различные ЧНС-материалы, проиллюстрированные на фигуре 3 и фигурах 5-9 и т.д. и описанные ниже. Как проиллюстрировано, такие щели присущими кристаллической структуре некоторых или всех ЧНС-материалов. В ЧНС-материалах существуют различные виды, формы, размеры и числа щелей 210 в зависимости от точного строения кристаллической структуры, состава атомов и расположения атомов в кристаллической структуре ЧНС-материала, как будет понятно в свете этого описания.

[0089] Присутствие и отсутствие щелей 210, которые простираются в направлении различных осей через кристаллические структуры 100 различных ЧНС-материалов, согласуется с анизотропной зависимостью, демонстрируемой такими ЧНС-материалами. Например, ЧНС-материал 360, который проиллюстрирован на фигуре 3, фигуре 11 и фигуре 12, соответствует YBCO-123, который демонстрирует явление сопротивления в направлении a-оси и b-оси, но склонен не демонстрировать явление сопротивления в направлении c-оси. Согласуясь с анизотропной зависимостью явления сопротивления, демонстрируемой YBCO-123, фигура 3 иллюстрирует, что щели 310 простираются через кристаллическую структуру 300 в направлении a-оси; фигура 12 иллюстрирует, что щели 310 и щели 1210 простираются через кристаллическую структуру 300 в направлении b-оси; и фигура 11 иллюстрирует, что нет подходящих щелей, простирающихся через кристаллическую структуру 300 в направлении c-оси.

[0090] Щель 210 и/или ее поперечное сечение может зависеть от различных атомарных характеристик щелевых атомов 250 и/или ʺнещелевых атомовʺ (т.е. иных атомов в кристаллической структуре 100, отличных от щелевых атомов 250). Такие атомарные характеристики включают, но не ограничиваясь ими, размер атома, атомный вес, число электронов, структуру электронов, число связей, типы связей, отличающиеся связи, кратные связи, длины связей, прочности связей, углы связей между щелевыми атомами, углы связей между щелевыми атомами и нещелевыми атомами и/или изотопическое число. Щелевые атомы 250 и нещелевые атомы могут быть выбраны на основании их соответствующих атомарных характеристик с тем, чтобы оптимизировать щель 210 с точки зрения ее размера, формы, жесткости и видов колебаний (с точки зрения амплитуды, частоты и направления) по отношению к кристаллической структуре и/или атомам в ней.

[0091] Согласно различным вариантам реализации изобретения изменения в физической структуре щели 210, включая изменения формы и/или размера ее поперечного сечения и/или изменения формы или размера щелевых атомов 205, могут оказывать влияние на явление сопротивления. Например, по мере того, как увеличивается температура кристаллической структуры 100, поперечное сечение щели 210 может изменяться вследствие колебаний различных атомов в кристаллической структуре 100, а также изменений в их энергетических состояниях, или их заселенности, атомов в кристаллической структуре 100. Физическое сгибание, растяжение или сжатие кристаллической структуры 100 также может влиять на положения различных атомов в кристаллической структуре 100 и, следовательно, на поперечное сечение щели 210. Магнитные поля, прикладываемые к кристаллической структуре 100, также могут влиять на положения различных атомов в кристаллической структуре 100 и, следовательно, на поперечное сечение щели 210.

[0092] Фононы соответствуют различным видам колебаний в кристаллической структуре 100. Фононы в кристаллической структуре 100 могут взаимодействовать с электрическим зарядом, распространяющимся через кристаллическую структуру 100. Более конкретно, фононы в кристаллической структуре 100 могут заставлять атомы в кристаллической структуре 100 (например, щелевые атомы 250, нещелевые атомы и т.д.) взаимодействовать с электрическим зарядом, распространяющимся через кристаллическую структуру 100. Более высокие температуры приводят к более высокой фононной амплитуде и могут приводить к повышенному взаимодействию между фононами, атомами в кристаллической структуре 100 и таким электрическим зарядом. Различные варианты реализации изобретения могут минимизировать, уменьшать или иным образом модифицировать такое взаимодействие между фононами, атомами в кристаллической структуре 100 и таким электрическим зарядом в кристаллической структуре 100.

[0093] Фигура 3 иллюстрирует кристаллическую структуру 300 примерного ЧНС-материала 360 во второй проекции. Примерный ЧНС-материал 360 является сверхпроводящим материалом, обычно называемым ʺYBCOʺ, который, при определенных составах, имеет температуру перехода приблизительно 90 K. В частности, примерный ЧНС-материал 360, проиллюстрированный на фигуре 3, представляет собой YBCO-123. Кристаллическая структура 300 примерного ЧНС-материала 360 включает в себя различные атомы иттрия («Y»), бария («Ba»), меди («Cu») и кислорода («O»). Как проиллюстрировано на фигуре 3, щель 310 образован в кристаллической структуре 300 щелевыми атомами 350, а именно, атомами иттрия, меди и кислорода. Расстояние в поперечном сечении между щелевыми атомами иттрия в щели 310 составляет приблизительно 0,389 нм, расстояние в поперечном сечении между щелевыми атомами кислорода в щели 310 составляет приблизительно 0,285 нм, а расстояние в поперечном сечении между щелевыми атомами меди в щели 310 составляет приблизительно 0,339 нм.

[0094] Фигура 12 иллюстрирует кристаллическую структуру 300 примерного ЧНС-материала 360 в третьей проекции. Аналогично тому, что описано выше относительно фигуры 3, примерный ЧНС-материал 360 представляет собой YBCO-123, и щель 310 образован в кристаллической структуре 300 щелевыми атомами 350, а именно, атомами иттрия, меди и кислорода. В этой ориентации расстояние в поперечном сечении между щелевыми атомами иттрия в щели 310 составляет приблизительно 0,382 нм, расстояние в поперечном сечении между щелевыми атомами кислорода в щели 310 составляет приблизительно 0,288 нм, а расстояние в поперечном сечении между щелевыми атомами меди в щели 310 составляет приблизительно 0,339 нм. В этой ориентации, в дополнение к щели 310, кристаллическая структура 300 примерного ЧНС-материала 360 включает в себя щель 1210. Щель 1210 возникает в направлении b-оси кристаллической структуры 300. Более конкретно, щель 1210 возникает между отдельными элементарными ячейками примерного ЧНС-материала 360 в кристаллической структуре 300. Щель 1210 образована в кристаллической структуре 300 щелевыми атомами 1250, а именно, атомами бария, меди и кислорода. Расстояние в поперечном сечении между щелевыми атомами 1250 бария в щели 1210 составляет приблизительно 0,430 нм, расстояние в поперечном сечении между щелевыми атомами 1250 кислорода в щели 1210 составляет приблизительно 0,382 нм, и расстояние в поперечном сечении между щелевыми атомами 1250 меди в щели 1210 составляет приблизительно 0,382 нм. В некоторых вариантах реализации изобретения щель 1210 работает аналогично описанному здесь относительно щели 310. Для целей этого описания, щель 310 в YBCO может называться ʺиттриевой щельюʺ, тогда как щель 1210 в YBCO может называться ʺбариевой щельюʺ, на основании составов соответствующих им щелевых атомов 350, 1250.

[0095] Фигура 5 иллюстрирует кристаллическую структуру 500 примерного ЧНС-материала 560 при просмотре во второй проекции. Примерный ЧНС-материал 560 является ВТСП-материалом, обычно обозначаемым как ʺHgBa2CuO4ʺ, который имеет температуру перехода приблизительно 94 K. Кристаллическая структура 500 примерного ЧНС-материала 560 включает в себя различные атомы ртути («Hg»), бария («Ba»), меди («Cu») и кислорода («O»). Как проиллюстрировано на фигуре 5, щель 510 образована в кристаллической структуре 500 щелевыми атомами, которые содержат атомы бария, меди и кислорода.

[0096] Фигура 6 иллюстрирует кристаллическую структуру 600 примерного ЧНС-материала 660 при просмотре во второй проекции. Примерный ЧНС-материал 660 является ВТСП-материалом, обычно обозначаемым как ʺTl2Ca2Ba2Cu3O10ʺ, который имеет температуру перехода приблизительно 128 K. Кристаллическая структура 600 примерного ЧНС-материала 660 включает в себя различные атомы таллия («Tl»), кальция («Ca»), бария («Ba»), меди («Cu») и кислорода («O»). Как проиллюстрировано на фигуре 6, щель 610 образована в кристаллической структуре 600 щелевыми атомами, которые содержат атомы кальция, бария, меди и кислорода. Как также проиллюстрировано на фигуре 6, в кристаллической структуре 600 также может быть образована вторичная щель 620 вторично-щелевыми атомами, которые содержат атомы кальция, меди и кислорода. Вторичные щели 620 могут работать аналогично щелям 610.

[0097] Фигура 7 иллюстрирует кристаллическую структуру 700 примерного ЧНС-материала 760 при просмотре во второй проекции. Примерный ЧНС-материал 760 является ВТСП-материалом, обычно обозначаемым как ʺLa2CuO4ʺ, который имеет температуру перехода приблизительно 39 K. Кристаллическая структура 700 примерного ЧНС-материала 760 включает в себя различные атомы лантана («La»), меди («Cu») и кислорода («O»). Как проиллюстрировано на фигуре 7, щель 710 образована в кристаллической структуре 700 щелевыми атомами, которые содержат атомы лантана и кислорода.

[0098] Фигура 8 иллюстрирует кристаллическую структуру 800 примерного ЧНС-материала 860 при просмотре во второй проекции. Примерный ЧНС-материал 860 является ВТСП-материалом, обычно обозначаемым как ʺAs2Ba0,34Fe2K0,66ʺ, который имеет температуру перехода приблизительно 38 K. Примерный ЧНС-материал 860 является представителем семейства ЧНС-материалов, иногда называемых ʺпниктидами железаʺ. Кристаллическая структура 800 примерного ЧНС-материала 860 включает в себя различные атомы мышьяка («As»), бария («Ba»), железа («Fe») и калия («K»). Как проиллюстрировано на фигуре 8, щель 810 образована в кристаллической структуре 800 щелевыми атомами, которые содержат атомы калия и мышьяка.

[0099] Фигура 9 иллюстрирует кристаллическую структуру 900 примерного ЧНС-материала 960 при просмотре во второй проекции. Примерный ЧНС-материал 960 является ВТСП-материалом, обычно обозначаемым как ʺMgB2ʺ, который имеет температуру перехода приблизительно 39 K. Кристаллическая структура 900 примерного ЧНС-материала 960 включает в себя различные атомы магния («Mg») и бора («B»). Как проиллюстрировано на фигуре 9, щель 910 образована в кристаллической структуре 900 щелевыми атомами, которые содержат атомы магния и бора.

[00100] Каждый из вышеприведенных примерных ЧНС-материалов, проиллюстрированных на фигуре 3, фигурах 5-9 и фигуре 12, демонстрирует наличие различных щелей в таких материалах. Различные другие ЧНС-материалы имеют подобные щели. Будучи приписанными явлению сопротивления, щели и их соответствующие кристаллические структуры могут быть использованы для того, чтобы улучшать рабочие характеристики существующих ЧНС-материалов, выводить улучшенные ЧНС-материалы из существующих ЧНС-материалов и/или разрабатывать и создавать составы новых ЧНС-материалов. Для удобства описания, ЧНС-материал 360 (и его сопутствующие характеристики и структуры) далее в целом относится к различным ЧНС-материалам, включая, но не ограничиваясь ими, ЧНС-материал 560, ЧНС-материал 660, ЧНС-материал 760 и другие ЧНС-материалы, проиллюстрированные на чертежах, а не только к ЧНС-материалу, проиллюстрированному и описанному со ссылкой на фигуру 3.

[00101] Согласно различным вариантам реализации изобретения кристаллическая структура различных известных ЧНС-материалов может быть модифицирована так, что модифицированный ЧНС-материал работает с улучшенными рабочими характеристиками по сравнению с известным и/или немодифицированным ЧНС-материалом. В некоторых вариантах реализации изобретения это также может осуществляться, например, посредством наслаивания некоего материала поверх кристаллической структуры 100 таким образом, что атомы этого материала охватывают щель 210 посредством формирования одной или более связей между первой частью 220 и второй частью 230, как будет понятно. Эта конкретная модификация наслаиванием материала поверх кристаллической структуры 100 подробнее описывается ниже в связи с различными результатами экспериментальных испытаний.

[00102] Фигура 10 иллюстрирует модифицированную кристаллическую структуру 1010 модифицированного ЧНС-материала 1060 при просмотре во второй проекции в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. Фигура 11 иллюстрирует модифицированную кристаллическую структуру 1010 модифицированного ЧНС-материала 1060 при просмотре в первой проекции в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. ЧНС-материал 360 (например, к примеру, как проиллюстрировано на фигуре 3 и в другом месте) модифицирован, образовав модифицированный ЧНС-материал 1060. Модифицирующий материал 1020 образует связи с атомами кристаллической структуры 300 (по фигуре 3) ЧНС-материала 360, образуя модифицированную кристаллическую структуру 1010 модифицированного ЧНС-материала 1060, как проиллюстрировано на фигуре 11. Как проиллюстрировано, модифицирующий материал 1020 наводит ʺмостикʺ между первой частью 320 и второй частью 330, тем самым изменяя, помимо прочего, характеристики колебаний модифицированной кристаллической структуры 1010, в частности, в области щели 310. При этом модифицирующий материал 1020 сохраняет щель 310 при более высоких температурах. Соответственно, в некоторых вариантах реализации изобретения модифицирующий материал 1020 специально выбирается с тем, чтобы подходить и связываться с соответствующими атомами в кристаллической структуре 300.

[00103] В некоторых вариантах реализации изобретения и как проиллюстрировано на фигуре 10, модифицирующий материал 1020 связывается с гранью кристаллической структуры 300, которая параллельна b-плоскости (например, a-c-гранью). В таких вариантах реализации, где модифицирующий материал 1020 связывается с a-c-гранью, сохраняются щели 310, простирающиеся в направлении a-оси и обладающие поперечными сечениями, лежащими в a-плоскости. В таких вариантах реализации носители заряда протекают через щель 310 в направлении a-оси.

[00104] В некоторых вариантах реализации изобретения модифицирующий материал 1020 связывается с гранью кристаллической структуры 300, которая параллельна a-плоскости (например, b-c-гранью). В таких вариантах реализации, где модифицирующий материал 1020 связывается с b-c-гранью, сохраняются щели 310, простирающиеся в направлении b-оси и обладающие поперечными сечениями, лежащими в b-плоскости. В таких вариантах реализации носители заряда протекают через щель 310 в направлении b-оси.

[00105] Различные варианты реализации изобретения включают в себя наслаивание на конкретную поверхность ЧНС-материала 360 модифицирующего материала 1020 (т.е. модифицирование конкретной поверхности ЧНС-материала 360 модифицирующим материалом 1020). Как будет уяснено из этого описания, ссылка на ʺмодифицирование поверхностиʺ ЧНС-материала 360 в конечном счете включает в себя модифицирование грани (а в некоторых случаях - более чем одной грани) одной или более элементарных ячеек 400 ЧНС-материала 360. Другими словами, модифицирующий материал 1020 фактически связывается с атомами в элементарной ячейке 400 ЧНС-материала 360.

[00106] Например, модифицирование поверхности ЧНС-материала 360, параллельной a-плоскости, включает в себя модифицирование b-c-граней элементарных ячеек 400. Аналогично, модифицирование поверхности ЧНС-материала 360, параллельной b-плоскости, включает в себя модифицирование a-c-граней элементарных ячеек 400. В некоторых вариантах реализации изобретения модифицирующий материал 1020 связывается с поверхностью ЧНС-материала 360, которая является практически параллельной любой плоскости, которая параллельна c-оси. Для целей этого описания, плоскости, которые параллельны c-оси, в общем, называются ʺab-плоскостямиʺ, и как будет понятно, они включают a-плоскость и b-плоскость. Как будет понятно, поверхность ЧНС-материала 360, параллельная ab-плоскости, образована из некоторого сочетания a-c-граней и b-c-граней элементарных ячеек 400. В таких вариантах реализации, где модифицирующий материал 1020 связывается с поверхностью, параллельной ab-плоскости, сохраняются щели 310, простирающиеся в направлении a-оси, и щели 310, простирающиеся в направлении b-оси.

[00107] В некоторых вариантах реализации изобретения модифицирующий материал 1020 может быть проводящим материалом. В некоторых вариантах реализации изобретения модифицирующий материал 1020 может представлять собой материал с высоким сродством к кислороду (т.е. материал, который легко связывается с кислородом) (ʺсвязывающийся с кислородом материалʺ). В некоторых вариантах реализации изобретения модифицирующий материал 1020 может быть проводящим материалом, который легко связывается с кислородом (ʺсвязывающимся с кислородом проводящим материаломʺ). Такие связывающиеся с кислородом проводящие материалы могут включать, но не ограничиваясь ими: хром, медь, висмут, кобальт, ванадий и титан. Такие связывающиеся с кислородом проводящие материалы также могут включать, но не ограничиваясь ими: родий или бериллий. Другие модифицирующие материалы могут включать в себя галлий или селен. Другие модифицирующие материалы могут включать в себя серебро. Могут быть использованы еще и другие модифицирующие материалы.

[00108] В некоторых вариантах реализации изобретения могут образовываться оксиды модифицирующего материала 1020 во время различных операций, связанных с модифицированием ЧНС-материала 360 модифицирующим материалом 1020. Соответственно, в некоторых вариантах реализации изобретения модифицирующий материал 1020 может включать в себя практически чистую форму модифицирующего материала 1020 и/или различные оксиды модифицирующего материала 1020. Другими словами, в некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 модифицируют модифицирующим материалом 1020 и/или различными оксидами модифицирующего материала 1020. В качестве примера, но не ограничения, в некоторых вариантах реализации изобретения модифицирующий материал 1020 может содержать хром и/или оксид хрома (CrxOy).

[00109] В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 может представлять собой YBCO, а модифицирующий материал 1020 может быть связывающимся с кислородом проводящим материалом. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 может представлять собой YBCO, а модифицирующий материал 1020 может быть выбран из группы, включающей в себя, но не ограничиваясь ими: хром, медь, висмут, кобальт, ванадий, титан, родий или бериллий. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 может представлять собой YBCO, а модифицирующий материал 1020 может быть выбран из группы, состоящей из следующего: хром, медь, висмут, кобальт, ванадий, титан, родий и бериллий. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 может представлять собой YBCO, а модифицирующий материал 1020 может быть другим модифицирующим материалом.

[00110] В некоторых вариантах реализации изобретения могут быть использованы различные другие комбинации материалов на основе меднооксидных перовскитов со смешанной валентностью и связывающихся с кислородом проводящих материалов. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 соответствует материалу на основе меднооксидных перовскитов со смешанной валентностью, обычно называемому ʺBSCCOʺ. BSCCO включает в себя различные атомы висмута («Bi»), стронция («Sr»), кальция («Ca»), меди («Cu») и кислорода («O»). Сам по себе, BSCCO имеет температуру перехода приблизительно 100 K. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 может представлять собой BSCCO, а модифицирующий материал 1020 может быть связывающимся с кислородом проводящим материалом. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 может представлять собой BSCCO, и модифицирующий материал 1020 может быть выбран из группы, включающей в себя, но не ограничиваясь ими: хром, медь, висмут, кобальт, ванадий, титан, родий или бериллий. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 может представлять собой BSCCO, и модифицирующий материал 1020 может быть выбран из группы, состоящей из следующего: хром, медь, висмут, кобальт, ванадий, титан, родий и бериллий. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 может представлять собой BSCCO, и модифицирующий материал 1020 может быть другим модифицирующим материалом.

[00111] В некоторых вариантах реализации изобретения могут быть использованы различные комбинации других ЧНС-материалов и модифицирующих материалов. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 соответствует материалу пниктиду железа. Пниктиды железа сами по себе имеют температуры перехода, которые находятся в диапазоне приблизительно 25-60 K. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 может представлять собой пниктид железа, а модифицирующий материал 1020 может быть связывающимся с кислородом проводящим материалом. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 может представлять собой пниктид железа, а модифицирующий материал 1020 может быть выбран из группы, включающей, но не ограничиваясь ими: хром, медь, висмут, кобальт, ванадий, титан, родий или бериллий. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 может представлять собой пниктид железа, а модифицирующий материал 1020 может быть выбран из группы, состоящей из следующего: хром, медь, висмут, кобальт, ванадий, титан, родий и бериллий. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 может представлять собой пниктид железа, а модифицирующий материал 1020 может быть другим модифицирующим материалом.

[00112] В некоторых вариантах реализации изобретения могут быть использованы различные комбинации других ЧНС-материалов и модифицирующих материалов. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 может представлять собой диборид магния («MgB2»). Сам по себе, диборид магния имеет температуру перехода приблизительно 39 K. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 может представлять собой диборид магния, а модифицирующий материал 1020 может быть связывающимся с кислородом проводящим материалом. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 может представлять собой диборид магния, а модифицирующий материал 1020 может быть выбран из группы, включающей, но не ограничиваясь ими: хром, медь, висмут, кобальт, ванадий, титан, родий или бериллий. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 может представлять собой диборид магния, а модифицирующий материал 1020 может быть выбран из группы, состоящей из следующего: хром, медь, висмут, кобальт, ванадий, титан, родий и бериллий. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 может представлять собой диборид магния, а модифицирующий материал 1020 может быть другим модифицирующим материалом.

[00113] В некоторых вариантах реализации изобретения модифицирующий материал 1020 может быть наслоен на образец ЧНС-материала 360 с использованием различных методов наслаивания одной композиции на другую композицию, как будет понятно. Например, такие методы наслаивания включают, но не ограничиваясь ими, импульсное лазерное осаждение, испарение, включая соиспарение, электронно-лучевое испарение и активированное реактивное напыление, распыление, включая магнетронное распыление, ионно-лучевое распыление и ионное распыление, катодное дуговое осаждение, химическое осаждение из паровой фазы (CVD), CVD из металлорганических соединений, плазмостимулированное CVD, молекулярно-лучевую эпитаксию, золь-гель-технологию, жидкофазную эпитаксию и/или другие методы наслаивания. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 360 может быть наслоен на образец модифицирующего материала 1020 с использованием различных методов наслаивания одной композиции на другую композицию. В некоторых вариантах реализации изобретения одноатомный слой модифицирующего материала 1020 (т.е. слой модифицирующего материала 1020, имеющий толщину, практически равную одному единственному атому или молекуле модифицирующего материала 1020) может наслаиваться на образец ЧНС-материала 360. В некоторых вариантах реализации изобретения слой в одну структурную единицу модифицирующего материала (т.е. слой модифицирующего материала, имеющий толщину, практически равную одной структурной единице (например, атому, молекуле, кристаллу или другой единице) модифицирующего материала) может наслаиваться на образец ЧНС-материала. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал может наслаиваться на слой в одну структурную единицу модифицирующего материала. В некоторых вариантах реализации изобретения на ЧНС-материал могут наслаиваться слои в две или более структурных единицы модифицирующего материала. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал может наслаиваться на слои в две или более структурных единицы модифицирующего материала.

[00114] В некоторых вариантах реализации изобретения модифицирование ЧНС-материала 360 модифицирующим материалом 1020 сохраняет щель 310 в модифицированном ЧНС-материале 1060 при температурах на уровне, вблизи или выше температуры кипения азота. В некоторых вариантах реализации изобретения щель 310 сохраняется при температурах на уровне, вблизи или выше температуры кипения диоксида углерода. В некоторых вариантах реализации изобретения щель 310 сохраняется при температурах на уровне, вблизи или выше температуры кипения аммиака. В некоторых вариантах реализации изобретения щель 310 сохраняется при температурах на уровне, вблизи или выше температуры кипения различных составов фреона. В некоторых вариантах реализации изобретения щель 310 сохраняется при температурах на уровне, вблизи или выше температуры плавления воды. В некоторых вариантах реализации изобретения щель 310 сохраняется при температурах на уровне, вблизи или выше температуры плавления раствора воды и антифриза. В некоторых вариантах реализации изобретения щель 310 сохраняется при температурах на уровне, вблизи или выше комнатной температуры (например, 21°C). В некоторых вариантах реализации изобретения щель 310 сохраняется при температурах на уровне, вблизи или выше температуры, выбранной из одной из следующего набора температур: 150 K, 160 K, 170 K, 180 K, 190 K, 200 K, 210 K, 220 K, 230 K, 240 K, 250 K, 260 K, 270 K, 280 K, 290 K, 300 K, 310 K. В некоторых вариантах реализации изобретения щель 310 сохраняется при температурах в диапазоне 150-315 K.

[00115] Фигуры 14A-14G иллюстрируют результаты 1400 испытаний, полученные так, как описано выше. Результаты 1400 испытаний включают в себя график сопротивления модифицированного ЧНС-материала 1060 как функцию температуры (в K). Более конкретно, результаты 1400 испытаний соответствуют модифицированному ЧНС-материалу 1060, причем модифицирующий материал 1020 соответствует хрому, а ЧНС-материал 360 соответствует YBCO. Фигура 14A включает в себя результаты 1400 испытаний по всему диапазону температуры, на протяжении которого измерено сопротивление модифицированного ЧНС-материала 1060, а именно, от 84 K до 286 K. Для дополнительной детальности, результаты 1400 испытаний разбиты на различные диапазоны температур и проиллюстрированы. В частности, фигура 14B иллюстрирует результаты 1400 испытаний в диапазоне температур от 240 K до 280 K; фигура 14C иллюстрирует результаты 1400 испытаний в диапазоне температур от 210 K до 250 K; фигура 14D иллюстрирует результаты 1400 испытаний в диапазоне температур от 180 K до 220 K; фигура 14E иллюстрирует результаты 1400 испытаний в диапазоне температур от 150 K до 190 K; фигура 14F иллюстрирует результаты 1400 испытаний в диапазоне температур от 120 K до 160 K; и фигура 14G иллюстрирует результаты 1400 испытаний в диапазоне температур от 84,5 K до 124,5 K.

[00116] Результаты 1400 испытаний демонстрируют, что различные части модифицированного ЧНС-материала 1060 работают в ЧНС-состоянии при более высоких температурах относительно ЧНС-материала 360. Проведено шесть испытаний на основе анализа образцов. Для каждого тестового прогона анализа образцов модифицированный ЧНС-материал 1060 медленно охлаждали от приблизительно 286 K до 83 K. При охлаждении источник тока подавал ток +60 нА и -60 нА в конфигурации дельта-режима (включение по схеме треугольника) для того, чтобы уменьшить влияние каких-либо постояннотоковых смещений и/или термоэлектрических эффектов. Через регулярные интервалы времени измеряли напряжение на модифицированном ЧНС-материале 1060 вольтметром. Для каждого тестового прогона анализа образца временные ряды измерений напряжения фильтровали с использованием 512-точечного быстрого преобразования Фурье (ʺБПФʺ). Все, кроме 44 самых нижних частот из БПФ, исключали из данных, и отфильтрованные данные возвращали во временную область. Отфильтрованные данные из каждого тестового прогона анализа образца затем объединяли, получив результаты 1400 испытаний. Более конкретно, все результаты измерения сопротивления из шести тестовых прогонов анализа образца организовали в последовательность диапазонов температуры (например, 80K-80,25K, 80,25K-80,50K, 80,5K-80,75 K и т.д.) таким образом, который называется ʺбиннингомʺ. Затем результаты измерения сопротивления в каждом диапазоне температуры усредняли, чтобы получить среднее измеренное значение сопротивления для каждого диапазона температуры. Эти средние измеренные значения сопротивления образуют результаты 1400 испытаний.

[00117] Результаты 1400 испытаний включают в себя различные дискретные скачки 1410 на графике зависимости сопротивления от температуры, причем каждый из таких дискретных скачков 1410 представляет собой относительно быстрое изменение сопротивления в относительно узком диапазоне температуры. При каждом из этих дискретных скачков 1410 дискретные части модифицированного ЧНС-материала 1060 начинают распространять электрический заряд вплоть до способности к распространению заряда таких частей при соответствующих температурах. При очень малых масштабах поверхность модифицированного ЧНС-материала 360 не является идеально гладкой, и поэтому щели 310, выходящие на поверхности ЧНС-материала 360, типично не простираются по всей ширине или длине образца модифицированного ЧНС-материала 1060. Соответственно, в некоторых вариантах реализации изобретения модифицирующий материал 1020 покрывает всю поверхность ЧНС-материала 360 и может действовать в качестве проводника, который переносит электрический заряд между щелями 310.

[00118] Перед более подробным обсуждением результатов 1400 испытаний поясняются различные характеристики ЧНС-материала 360 и модифицирующего материала 1020. Профили зависимости сопротивления от температуры (ʺR-Tʺ) этих материалов по отдельности, в общем, хорошо известны. Отдельные R-T-профили этих материалов не предполагаются включающими признаки, аналогичные найденным в результатах 1400 испытаний дискретным скачкам 1410. Фактически, немодифицированные образцы ЧНС-материала 360 и образцы модифицирующего материала 1020 были испытаны по отдельности при аналогичных, а зачастую и идентичных конфигурациях испытаний и измерений. В каждом случае, R-T-профиль немодифицированных образцов ЧНС-материала 360 и R-T-профиль модифицирующего материала по отдельности не включали в себя каких-либо признаков, подобных дискретным скачкам 1410. Соответственно, дискретные скачки 1410 являются результатом модифицирования ЧНС-материала 360 модифицирующим материалом 1020, сохраняя щель 310 при увеличенных температурах, тем самым позволяя модифицированному материалу 1060 оставаться в ЧНС-состоянии при таких увеличенных температурах в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

[00119] При каждом из дискретных скачков 1410 различные из щелей 310 в модифицированном ЧНС-материале 1060 начинают распространять электрический заряд вплоть до способности к распространению заряда каждой щели 310. Как измерено вольтметром, каждая распространяющая заряд щель 310 выглядит как короткое замыкание, снижающее наблюдаемое напряжение на образце модифицированного ЧНС-материала 1060 на небольшую величину. Наблюдаемое напряжение продолжает падать по мере того, как дополнительные из щелей 310 начинают распространять электрический заряд до тех пор, пока температура образца модифицированного ЧНС-материала 1060 не достигнет температуры перехода ЧНС-материала 360 (т.е. температуры перехода немодифицированного ЧНС-материала, которая в случае YBCO составляет приблизительно 90 K).

[00120] Результаты 1400 испытаний указывают, что определенные щели 310 в модифицированном ЧНС-материале 1060 распространяют электрический заряд при приблизительно 97 K, 100 K, 103 K, 113 K, 126 K, 140 K, 146 K, 179 K, 183,5 K, 200,5 K, 237,5 K и 250 K. Определенные щели 310 в модифицированном ЧНС-материале 1060 могут распространять электрический заряд при других температурах в полном диапазоне температур, как будет понятно.

[00121] Результаты 1400 испытаний включают в себя различные другие относительно быстрые изменения сопротивления на протяжении относительно узкого диапазона температуры, не идентифицируемые иначе как дискретный скачок 1410. Некоторые из этих других изменений могут соответствовать артефактам из-за методов обработки данных, используемых в отношении результатов измерений, полученных при проведении тестовых прогонов (например, БПФ, фильтрации и т.д.) Некоторые из этих других изменений могут соответствовать изменениям сопротивления вследствие резонансных частот в модифицированной кристаллической структуры 1010, влияющих на щель 310 при различных температурах. Некоторые из этих других изменений могут соответствовать дополнительным дискретным скачкам 1410. Помимо этого, изменения сопротивления в диапазоне температуры 270-274 K, вероятно, связаны с водой, присутствующей в модифицированном ЧНС-материале 1060, некоторая часть которой могла быть введена во время приготовления образца модифицированного ЧНС-материала 1060.

[00122] В дополнение к дискретным скачкам 1410, результаты 1400 испытаний отличаются от R-T-профиля ЧНС-материала 360 тем, что модифицирующий материал 1020 хорошо проводит при температурах выше температуры перехода ЧНС-материала 360, тогда как ЧНС-материал 360 - обычно нет.

[00123] Фигура 15 иллюстрирует дополнительные результаты 1500 испытаний для образцов ЧНС-материала 360 и модифицирующего материала 1020. Более конкретно, в случае результатов 1500 испытаний, модифицирующий материал 1020 соответствует хрому, а ЧНС-материал 360 соответствует YBCO. В случае результатов 1500 испытаний образцы ЧНС-материала 360 подготовили, использовав различные обсуждавшиеся выше методы, чтобы открыть грань кристаллической структуры 300, параллельную a-плоскости или b-плоскости. Результаты 1500 испытаний собирали, используя синхронный усилитель и источник тока K6221, который подавал ток в 10 нА при 24,0 Гц к модифицированному ЧНС-материалу 1060. Результаты 1500 испытаний включают в себя график сопротивления модифицированного ЧНС-материала 1060 как функцию температуры (в K). Фигура 15 включает в себя результаты 1500 испытаний по всему диапазону температуры, в котором измерено сопротивление модифицированного ЧНС-материала 1060, а именно, от 80 K до 275 K. Результаты 1500 испытаний демонстрируют, что различные части модифицированного ЧНС-материала 1060 работают в ЧНС-состоянии при более высоких температурах относительно ЧНС-материала 360. Проведено пять тестовых прогонов анализа образцов с образцом модифицированного ЧНС-материала 1060. При каждом тестовом прогоне анализа образца образец модифицированного ЧНС-материала 1060 медленно нагревали от 80 K до 275 K. При нагревании напряжение на образце модифицированного ЧНС-материала 1060 измеряли через регулярные интервалы времени и рассчитывали сопротивление на основе тока источника. Для каждого тестового прогона анализа образца временные ряды измерений сопротивления фильтровали с использованием 1024-точечного БПФ. Все, кроме 15 самых нижних частот из БПФ, исключали из данных, и отфильтрованные измерения сопротивления возвращали во временную область. Отфильтрованные измерения сопротивления из каждого тестового прогона анализа образца затем объединяли с использованием упомянутого выше процесса биннинга, получив результаты 1500 испытаний. Затем измерения сопротивления в каждом диапазоне температуры усредняли, чтобы получить среднее измеренное значение сопротивления для каждого диапазона температуры. Эти средние измеренные значения сопротивления образуют результаты 1500 испытаний.

[00124] Результаты 1500 испытаний включают в себя различные дискретные скачки 1510 на графике зависимости сопротивления от температуры, причем каждый из таких дискретных скачков 1510 представляет собой относительно быстрое изменение сопротивления в относительно узком диапазоне температуры, аналогично дискретным скачкам 1410, поясненным выше относительно фигур 14A-14G. При каждом из этих дискретных скачков 1510 дискретные части модифицированного ЧНС-материала 1060 распространяют электрический заряд вплоть до способности к распространению заряда таких частей при соответствующих температурах.

[00125] Результаты 1500 испытаний указывают, что определенные щели 310 в модифицированном ЧНС-материале 1060 распространяют электрический заряд при приблизительно 120 K, 145 K, 175 K, 225 K и 250 K. Определенные щели 310 в модифицированном ЧНС-материале 1060 могут распространять электрический заряд при других температурах в полном диапазоне температур, как будет понятно.

[00126] Фигуры 16-20 иллюстрируют дополнительные результаты испытаний для образцов ЧНС-материала 360 и различных модифицирующих материалов 1020. Для этих дополнительных результатов испытаний образцы ЧНС-материала 360 подготовили с использованием поясненных выше различных методов, чтобы открыть грань кристаллической структуры 300, практически параллельную a-плоскости или b-плоскости или некоторой комбинации a-плоскости или b-плоскости, и модифицирующий материал наслаивали на эти открытые грани. Каждый из этих модифицированных образцов медленно охлаждали от приблизительно 300 K до 80 K. При нагревании источник тока подавал ток в конфигурации дельта-режима через модифицированный образец, как описано ниже. Через регулярные интервалы времени измеряли напряжение на модифицированном образце. Для каждого тестового прогона анализа образца временные ряды измерений напряжения фильтровали в частотной области с использованием БПФ посредством удаления всех, кроме самых нижних, частот, и отфильтрованные измерения возвращали во временную область. Число сохраняемых частот обычно различно для каждого набора данных. Отфильтрованные данные из каждого из тестовых прогонов затем подвергали биннингу и усредняли, получив результаты испытаний, проиллюстрированные на фигурах 16-21.

[00127] Фигура 16 иллюстрирует результаты 1600 испытаний, включая график сопротивления модифицированного ЧНС-материала 1060 как функцию температуры (в K). В случае результатов 1600 испытаний модифицирующий материал 1020 соответствует ванадию, а ЧНС-материал 360 соответствует YBCO. Результаты 1600 испытаний получили по 11 тестовым прогонам с использованием источника тока в 20 нА, выполнили 1024-точечное БПФ и исключили информацию от всех, кроме 12 самых нижних частот. Результаты 1600 испытаний демонстрируют, что различные части модифицированного ЧНС-материала 1060 работают в ЧНС-состоянии при более высоких температурах относительно ЧНС-материала 360. Результаты 1600 испытаний включают в себя различные дискретные скачки 1610 на графике зависимости сопротивления от температуры, аналогичном рассмотренным выше относительно фигур 14A-14G. Результаты 1600 испытаний указывают, что определенные щели 310 в модифицированном ЧНС-материале 1060 распространяют электрический заряд при приблизительно 267 K, 257 K, 243 K, 232 K и 219 K. Определенные щели 310 в модифицированном ЧНС-материале 1060 могут распространять электрический заряд при других температурах.

[00128] Фигура 17 иллюстрирует результаты 1700 испытаний, включая график сопротивления модифицированного ЧНС-материала 1060 как функцию температуры (в K). В случае результатов 1700 испытаний модифицирующий материал 1020 соответствует висмуту, а ЧНС-материал 360 соответствует YBCO. Результаты 1700 испытаний получили по 5 тестовым прогонам с использованием источника тока в 400 нА, выполнили 1024-точечное БПФ и исключили информацию от всех, кроме 12 самых нижних частот. Результаты 1700 испытаний демонстрируют, что различные части модифицированного ЧНС-материала 1060 работают в ЧНС-состоянии при более высоких температурах относительно ЧНС-материала 360. Результаты 1700 испытаний включают в себя различные дискретные скачки 1710 на графике зависимости сопротивления от температуры, аналогичном рассмотренным выше относительно фигур 14A-14G. Результаты 1700 испытаний указывают, что определенные щели 310 в модифицированном ЧНС-материале 1060 распространяют электрический заряд при приблизительно 262 K, 235 K, 200 K, 172 K и 141 K. Определенные щели 310 в модифицированном ЧНС-материале 1060 могут распространять электрический заряд при других температурах.

[00129] Фигура 18 иллюстрирует результаты 1800 испытаний, включая график сопротивления модифицированного ЧНС-материала 1060 как функцию температуры (в K). В случае результатов 1800 испытаний модифицирующий материал 1020 соответствует меди, а ЧНС-материал 360 соответствует YBCO. Результаты 1800 испытаний получили по 6 тестовым прогонам с использованием источника тока в 200 нА, выполнили 1024-точечное БПФ и исключили информацию от всех, кроме 12 самых нижних частот. Результаты 1800 испытаний демонстрируют, что различные части модифицированного ЧНС-материала 1060 работают в ЧНС-состоянии при более высоких температурах относительно ЧНС-материала 360. Результаты 1800 испытаний включают в себя различные дискретные скачки 1810 на графике зависимости сопротивления от температуры, аналогичном рассмотренным выше относительно фигур 14A-14G. Результаты 1800 испытаний указывают, что определенные щели 310 в модифицированном ЧНС-материале 1060 распространяют электрический заряд при приблизительно 268 K, 256 K, 247 K, 235 K и 223 K. Определенные щели 310 в модифицированном ЧНС-материале 1060 могут распространять электрический заряд при других температурах.

[00130] Фигура 19 иллюстрирует результаты 1900 испытаний, включая график сопротивления модифицированного ЧНС-материала 1060 как функцию температуры (в K). В случае результатов 1900 испытаний модифицирующий материал 1020 соответствует кобальту, а ЧНС-материал 360 соответствует YBCO. Результаты 1900 испытаний получили по 11 тестовым прогонам с использованием источника тока в 400 нА, выполнили 1024-точечное БПФ и исключили информацию от всех, кроме 12 самых нижних частот. Результаты 1900 испытаний демонстрируют, что различные части модифицированного ЧНС-материала 1060 работают в ЧНС-состоянии при более высоких температурах относительно ЧНС-материала 360. Результаты 1900 испытаний включают в себя различные дискретные скачки 1910 на графике зависимости сопротивления от температуры, аналогичном рассмотренным выше относительно фигур 14A-14G. Результаты 1900 испытаний указывают, что определенные щели 310 в модифицированном ЧНС-материале 1060 распространяют электрический заряд при приблизительно 265 K, 236 K, 205 K, 174 K и 143 K. Определенные щели 310 в модифицированном ЧНС-материале 1060 могут распространять электрический заряд при других температурах.

[00131] Фигура 20 иллюстрирует результаты 2000 испытаний, включая график сопротивления модифицированного ЧНС-материала 1060 как функцию температуры (в K). В случае результатов 2000 испытаний модифицирующий материал 1020 соответствует титану, а ЧНС-материал 360 соответствует YBCO. Результаты 2000 испытаний получили по 25 тестовым прогонам с использованием источника тока в 100 нА, выполнили 512-точечное БПФ и исключили информацию от всех, кроме 11 самых нижних частот. Результаты 2000 испытаний демонстрируют, что различные части модифицированного ЧНС-материала 1060 работают в ЧНС-состоянии при более высоких температурах относительно ЧНС-материала 360. Результаты 2000 испытаний включают в себя различные дискретные скачки 2010 на графике зависимости сопротивления от температуры, аналогичном рассмотренным выше относительно фигур 14A-14G. Результаты 2000 испытаний указывают, что определенные щели 310 в модифицированном ЧНС-материале 1060 распространяют электрический заряд при приблизительно 266 K, 242 K и 217 K. Определенные щели 310 в модифицированном ЧНС-материале 1060 могут распространять электрический заряд при других температурах.

[00132] Фигура 21A-21B иллюстрирует результаты 2100 испытаний, включая график сопротивления модифицированного ЧНС-материала 1060 как функцию температуры (в K). В случае результатов 2100 испытаний модифицирующий материал 1020 соответствует хрому, а ЧНС-материал 360 соответствует BSSCO. Фигура 21A включает в себя результаты 2100 испытаний во всем диапазоне температуры, в котором измерено сопротивление модифицированного ЧНС-материала 1060, а именно, от 80 K до 270 K. Для дополнительной детальности результаты 2100 испытаний развернули по диапазону температур 150K-250K, как проиллюстрировано на фигуре 21B. Результаты 2100 испытаний собирали способом, аналогичным поясненным выше относительно ФИГ. 16-20. В частности, результаты 2100 испытаний получили по 25 тестовым прогонам с использованием источника тока в 300 нА. Данные от этих тестовых прогонов сглаживали по методу Савицкого-Голея, с использованием 64 боковых точек и полиномов четвертого порядка. Результаты 2100 испытаний демонстрируют, что различные части модифицированного ЧНС-материала 1060 работают в ЧНС-состоянии при более высоких температурах относительно ЧНС-материала 360 (здесь - BSSCO). Результаты 2100 испытаний включают в себя различные дискретные скачки 2110 на графике зависимости сопротивления от температуры, аналогичном рассмотренным выше относительно фигур 14A-14G. Результаты 2100 испытаний указывают, что определенные щели в модифицированном ЧНС-материале 1060 распространяют электрический заряд при приблизительно 184 K и 214 K. Определенные щели 310 в модифицированном ЧНС-материале 1060 могут распространять электрический заряд при других температурах.

[00133] В других экспериментах модифицирующий материал 1020 наслаивали на поверхность ЧНС-материала 360, практически параллельную c-плоскости кристаллической структуры 300. Эти результаты испытаний (не проиллюстрированы иным образом) демонстрируют, что наслаивание модифицирующим материалом 1020 поверхности ЧНС-материала 360, параллельной c-плоскости, не давало каких-либо дискретных скачков, таких как описанные выше (например, дискретные скачки 1410). Эти результаты испытаний указывают, что модифицирование поверхности ЧНС-материала 360, которая перпендикулярна направлению, в котором ЧНС-материал 360 не демонстрирует (или склонен не демонстрировать) явление сопротивления, не улучшает рабочие характеристики немодифицированного ЧНС-материала. Другими словами, модифицирование таких поверхностей ЧНС-материала 360 может не сохранять щель 310. В соответствии с различными принципами изобретения модифицирующий материал должен наслаиваться на поверхности ЧНС-материала, которые параллельны направлению, в котором ЧНС-материал не демонстрирует (или склонен не демонстрировать) явление сопротивления. Более конкретно, например, относительно ЧНС-материала 360 (проиллюстрированного на фигуре 3), модифицирующий материал 1020 должен связываться с a-c-гранью или b-c-гранью кристаллической структуры 300 (обе из этих граней параллельны c-оси) в ЧНС-материале 360 (который не склонен демонстрировать явление сопротивления в направлении c-оси), чтобы сохранять щель 310.

[00134] Фигура 22 иллюстрирует компоновку 2200, включающую в себя чередующиеся слои ЧНС-материала 360 и модифицирующего материала 1020, полезную для распространения дополнительного электрического заряда согласно различным вариантам реализации изобретения. Такие слои могут быть осаждены друг на друге с использованием различных методов осаждения. Различные методы могут быть использованы для того, чтобы улучшать совмещение кристаллических структур 300 в слоях ЧНС-материала 360. Улучшенное совмещение кристаллических структур 300 может приводить к щелям 310 увеличенной длины через кристаллическую структуру 300, что, в свою очередь, может обеспечивать работу при более высоких температурах и/или с увеличенной способностью к распространению заряда. Компоновка 2200 обеспечивает увеличенное число щелей 310 в модифицированном ЧНС-материале 1060 на каждой поверхности раздела между смежными слоями модифицирующего материала 1020 и ЧНС-материала 360. Увеличенное число щелей 310 может увеличивать способность к распространению заряда компоновки 2200.

[00135] В некоторых вариантах реализации изобретения может быть использовано любое число слоев. В некоторых вариантах реализации изобретения могут быть использованы другие ЧНС-материалы и/или другие модифицирующие материалы. В некоторых вариантах реализации изобретения могут быть использованы дополнительные слои других материалов (например, изоляторы, проводники или другие материалы) между спаренными слоями ЧНС-материала 360 и модифицирующего материала 1020, чтобы смягчить различные эффекты (например, магнитные эффекты, миграцию материалов или другие эффекты) или улучшать характеристики модифицированного ЧНС-материала 1060, сформированного в таких спаренных слоях. В некоторых вариантах реализации изобретения не все слои спарены. Другими словами, компоновка 2200 может иметь один или более лишних (т.е. неспаренных) слоев ЧНС-материала 360 или один или более лишних слоев модифицирующего материала 1020.

[00136] Фигура 23 иллюстрирует дополнительные слои 2310 (проиллюстрированные как слой 2310A, слой 2310B, слой 2310C и слой 2310D) модифицированной кристаллической структуры 1010 в модифицированном ЧНС-материале 1060 согласно различным вариантам реализации изобретения. Как проиллюстрировано, модифицированный ЧНС-материал 1060 включает в себя различные щели 310 (проиллюстрированные как щель 310A, щель 310B и щель 310C) на различных расстояниях в материале 1060 от модифицирующего материала 1020, которые образуют связи с атомами кристаллической структуры 300 (по фигуре 3). Щель 310A является ближайшей к модифицирующему материалу 1020, за которой идет щель 310B, после которой, в свою очередь, идет щель 310C, и т.д. В соответствии с различными вариантами реализации изобретения влияние модифицирующего материала 1020 является наибольшим относительно щели 310A, после чего следует меньшее влияние относительно щели 310B, после чего, в свою очередь, следует меньшее влияние относительно щели 310C и т.д. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения модифицирующий материал 1020 должен лучше сохранять щель 310A, чем щель 310B или щель 310C, вследствие близости щели 310A к модифицирующему материалу 1020; аналогично, модифицирующий материал 1020 должен лучше сохранять щель 310B, чем щель 310C, вследствие близости щели 310B к модифицирующему материалу 1020 и т.д. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения модифицирующий материал 1020 должен лучше сохранять поперечное сечение щели 310A, чем поперечные сечения щели 310B или щели 310C, вследствие близости щели 310A к модифицирующему материалу 1020; аналогично, модифицирующий материал 1020 должен лучше сохранять поперечное сечение щели 310B, чем поперечное сечение щели 310C, вследствие близости щели 310B к модифицирующему материалу 1020 и т.д. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения модифицирующий материал 1020 должен оказывать большее влияние на способность к распространению заряда щели 310A при конкретной температуре, чем на способность к распространению заряда щели 310B или щели 310C при этой конкретной температуре, вследствие близости щели 310A к модифицирующему материалу 1020; аналогично, модифицирующий материал 1020 должен оказывать большее влияние на способность к распространению заряда щели 310B при конкретной температуре, чем на способность к распространению заряда щели 310C при этой конкретной температуре, вследствие близости щели 310B к модифицирующему материалу 1020 и т.д. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения модифицирующий материал 1020 должен улучшать распространение электрического заряда через щель 310A в большей степени, чем распространение электрического заряда через щель 310B или через щель 310C, вследствие близости щели 310A к модифицирующему материалу 1020; аналогично, модифицирующий материал 1020 должен улучшать распространение электрического заряда через щель 310B в большей степени, чем распространение электрического заряда через щель 310C, вследствие близости щели 310B к модифицирующему материалу 1020 и т.д.

[00137] Различные результаты испытаний, описанные выше, например, результаты 1400 испытаний по фигуре 14, помимо других, поддерживают эти аспекты различных вариантов реализации изобретения, т.е. в общем, то, что влияние модифицирующего материала 1020 на щели 310 варьируется в зависимости от их близости к друг другу. В частности, каждый дискретный скачок 1410 в результатах 1400 испытаний может соответствовать изменению в электрическом заряде, переносимом модифицированным ЧНС-материалом 1060 по мере того, как эти щели 310 в конкретном слое 2310 (или, более точно, щели 310, образовавшиеся между смежными слоями 2310, как проиллюстрировано) распространяют электрический заряд вплоть до способности к распространению заряда таких щелей 310. Тем щелям 310 в слоях 2310, которые ближе к модифицирующему материалу 1020, соответствуют дискретные скачки 1410 при более высоких температурах, тогда как тем щелям 310 в слоях 2310, которые дальше от модифицирующего материала 1020, соответствуют дискретные скачки 1410 при более низких температурах. Дискретные скачки 1410 являются ʺдискретнымиʺ в том смысле, что щели 310 на неком данном относительном расстоянии до модифицирующего материала 1020 (т.е. щели 310A между слоями 2310A и 2310B) распространяют электрический заряд при конкретной температуре и быстро достигают своей максимальной способности к распространению заряда. Другой дискретный скачок 1410 достигается, когда щели 310 с увеличенным расстоянием от модифицирующего материала 1020 (т.е. щели 310B между слоями 2310B и 2310C) распространяют электрический заряд при более низкой температуре в результате увеличенного расстояния и, следовательно, уменьшенного влияния модифицирующего материала 1020 на эти щели 310. Каждый дискретный скачок 1410 соответствует другому набору щелей 310, начинающих переносить электрический заряд с учетом своего расстояния от модифицирующего материала 1020. Тем не менее, на некотором расстоянии, модифицирующий материал 1020 может оказывать недостаточное влияние на некоторые щели 310, чтобы заставлять их переносить электрический заряд при более высокой температуре, чем они переносили бы в противном случае; следовательно, такие щели 310 распространяют электрический заряд при температуре, согласующейся с температурой ЧНС-материала 360.

[00138] В некоторых вариантах реализации изобретения расстояние между модифицирующим материалом 1020 и щелями 310 уменьшается так, чтобы увеличивать влияние модифицирующего материала 1020 на большее число щелей 310. Фактически, большее число щелей 310 должно распространять электрический заряд при дискретных скачках 1410, ассоциированных с более высокими температурами. Например, в компоновке 2200 по фигуре 22 и в соответствии с различными вариантами реализации изобретения, слои ЧНС-материала 360 могут быть выполнены имеющими толщину лишь в несколько элементарных ячеек для того, чтобы уменьшить расстояние между щелями 310 в ЧНС-материале 360 и модифицирующим материалом 1020. Уменьшение этого расстояния должно увеличивать число щелей 310, на которые оказывает влияние модифицирующий материал 1020 при данной температуре. Уменьшение этого расстояния также увеличивает число чередующихся слоев ЧНС-материала 360 при данной полной толщине компоновки 2200, тем самым увеличивая общую способность компоновки 2200 к распространению заряда.

[00139] Фигура 24 иллюстрирует пленку 2400 ЧНС-материала 2410, сформированную на подложке 2420, хотя подложка 2420 может не быть необходимой в различных вариантах реализации изобретения. В различных вариантах реализации изобретения пленка 2400 может быть сформирована как лента с длиной, например, более 10 см, 1 м, 1 км или более. Такие ленты могут быть применимыми, например, в качестве ЧНС-проводников или ЧНС-проводов. Как будет понятно, хотя различные варианты реализации изобретения описаны в отношении ЧНС-пленок, такие варианты реализации также применимы к ЧНС-лентам.

[00140] Для целей этого описания и как проиллюстрировано на фигуре 24, пленка 2400 имеет первичную поверхность 2430 и главную ось 2440. Главная ось 2440 соответствует оси, идущей вдоль длины пленки 2400 (в противоположность ширине пленки 2400 или толщине пленки 2400). Главная ось 2440 соответствует первичному направлению, в котором электрический заряд протекает через пленку 2400. Первичная поверхность 2430 соответствует преобладающей поверхности пленки 2400, как проиллюстрировано на фигуре 24, и соответствует поверхности, ограниченной шириной и длиной пленки 2400. Как будет понятно, пленки 2400 могут иметь различные длины, ширины и/или толщины без отступления от объема изобретения.

[00141] В некоторых вариантах реализации изобретения во время изготовления пленки 2400 кристаллические структуры ЧНС-материала 2410 могут быть ориентированы таким образом, что их c-ось является практически перпендикулярной первичной поверхности 2430 пленки 2400, и либо a-ось, либо b-ось их соответствующих кристаллических структур является практически параллельной главной оси 2440. Следовательно, как проиллюстрировано на фигуре 24, c-ось упоминается по названию, а a-ось и b-ось конкретно не помечаются, что отражает их взаимозаменяемость для целей описания различных вариантов реализации изобретения. В некоторых процессах изготовления пленки 2400 кристаллические структуры ЧНС-материала могут быть ориентированы таким образом, что любая данная линия в c-плоскости может быть практически параллельной главной оси 2440.

[00142] Для целей этого описания, пленки 2400 с c-осью своих соответствующих кристаллических структур, ориентированной практически перпендикулярно первичной поверхности 2430 (включая пленку 2400, проиллюстрированную на фигуре 24), называются ʺc-пленкамиʺ (т.е. c-пленкой 2400). C-пленка 2400 с ЧНС-материалом 2410, состоящим из YBCO, предлагается на рынке, например, компаниями American SuperconductorsTM (например, сверхпроводник 344 - тип 348C) или Theva Dünnschichttechnik GmbH (например, покрытые ВТСП проводники).

[00143] В некоторых вариантах реализации изобретения подложка 2420 может включать в себя материал подложки, включая, но не ограничиваясь ими, MgO, STO, LSGO, поликристаллический материал, такой как металл или керамика, инертный оксидный материал, кубический оксидный материал, редкоземельный оксидный материал или другой материал подложки, как это будет понятно.

[00144] Согласно различным вариантам реализации изобретения (и как подробнее описано ниже), модифицирующий материал 1020 наслаивается на надлежащую поверхность ЧНС-материала 2410, при этом надлежащая поверхность ЧНС-материала 2410 соответствует любой поверхности, которая не является практически перпендикулярной c-оси кристаллической структуры ЧНС-материала 2410. Другими словами, надлежащая поверхность ЧНС-материала 2410 может соответствовать любой поверхности, которая не является практически параллельной первичной поверхности 2430. В некоторых вариантах реализации изобретения надлежащая поверхность ЧНС-материала 2410 может соответствовать любой поверхности, которая является практически параллельной c-оси кристаллической структуры ЧНС-материала 2410. В некоторых вариантах реализации изобретения надлежащая поверхность ЧНС-материала 2410 может соответствовать любой поверхности, которая не является практически перпендикулярной c-оси кристаллической структуры ЧНС-материала 2410. Чтобы модифицировать надлежащую поверхность c-пленки 2400 (первичная поверхность 2430 которой является практически перпендикулярной c-оси кристаллической структуры ЧНС-материала 2410), надлежащая поверхность ЧНС-материала 2410 может быть сформирована на или в c-пленке 2400. В некоторых вариантах реализации изобретения первичная поверхность 2430 может быть обработана так, чтобы открыть надлежащую(ие) поверхность(и) ЧНС-материала 2410 на или в c-пленке 2400, на которую следует наслаивать модифицирующий материал. В некоторых вариантах реализации изобретения первичная поверхность 2430 может быть обработана таким образом, чтобы открыть одну или более щелей 210 ЧНС-материала 2410 на или в c-пленке 2400, на которую следует наслаивать модифицирующий материал. Как будет понятно, в различных вариантах реализации изобретения модифицирующий материал может наслаиваться на первичную поверхность 2430 в дополнение к упомянутым выше надлежащим поверхностям.

[00145] Обработка первичной поверхности 2430 c-пленки 2400 таким образом, чтобы открыть надлежащие поверхности и/или щели 210 ЧНС-материала 2410, может содержать различные методы формирования рисунка, включая различные процессы жидкостной обработки или процессы сухой обработки. Различные процессы жидкостной обработки могут включать в себя отслаивание, химическое травление или другие процессы, любой из которых может включать в себя использование химикатов и которые могут открывать различные другие поверхности в c-пленке 2400. Различные процессы сухой обработки могут включать в себя облучение пучком ионов или электронов, прямую запись лазером, лазерную абляцию или лазерное реактивное формирование рисунка или другие процессы, которые могут открывать различные надлежащие поверхности и/или щели 210 ЧНС-материала 2410 в c-пленке 2400.

[00146] Как проиллюстрировано на фигуре 25, первичная поверхность 2430 c-пленки 2400 может быть обработана таким образом, чтобы открыть надлежащую поверхность в c-пленке 2400. Например, c-пленка 2400 может быть обработана таким образом, чтобы открыть грань в c-пленке 2400, практически параллельную b-плоскости кристаллической структуры 100, или грань в c-пленке 2400, практически параллельную a-плоскости кристаллической структуры 100. Если обобщить, в некоторых вариантах реализации изобретения первичная поверхность 2430 c-пленки 2400 может быть обработана таким образом, чтобы открыть надлежащую поверхность в c-пленке 2400, соответствующую a/b-c-грани (т.е. грани, практически параллельной ab-плоскости). В некоторых вариантах реализации изобретения первичная поверхность 2430 c-пленки может быть обработана таким образом, чтобы открыть любую грань в c-пленке 2400, которая не является практически параллельной первичной поверхности 2430. В некоторых вариантах реализации изобретения первичная поверхность 2430 c-пленки может быть обработана таким образом, чтобы открыть любую грань в c-пленке 2400, которая не является практически параллельной первичной поверхности 2430, а также практически параллельной главной оси 2440. Любые из этих граней, в том числе и комбинации этих граней, могут соответствовать надлежащим поверхностям ЧНС-материала 2410 на или в c-пленке 2400. Согласно различным вариантам реализации изобретения надлежащие поверхности ЧНС-материала 2410 обеспечивают доступ к щелям 210 в ЧНС-материале 2410 или иным образом ʺоткрываютʺ их для целей сохранения таких щелей 210.

[00147] В некоторых вариантах реализации изобретения, как проиллюстрировано на фигуре 25, первичную поверхность 2430 обрабатывают, чтобы сформировать одну или более канавок 2510 на первичной поверхности 2430. Канавки 2510 включают в себя одну или более надлежащих поверхностей (т.е. иных поверхностей, чем поверхность, практически параллельная первичной поверхности 2430), на которых следует осаждать модифицирующий материал. Хотя канавки 2510 проиллюстрированы на фигуре 25 как имеющие поперечное сечение, практически прямоугольное по форме, могут быть использованы другие формы поперечных сечений, как будет понятно. В некоторых вариантах реализации изобретения ширина канавок 2510 может превышать 10 нм. В некоторых вариантах реализации изобретения и как проиллюстрировано на фигуре 25, глубина канавок 2510 может быть меньше полной толщины ЧНС-материала 2410 c-пленки 2400. В некоторых вариантах реализации изобретения и как проиллюстрировано на фигуре 26, глубина канавок 2510 может быть практически равной толщине ЧНС-материала 2410 c-пленки 2400. В некоторых вариантах реализации изобретения глубина канавок 2510 может идти через ЧНС-материал 2410 c-пленки 2400 и в подложку 2420 (не проиллюстрировано иным образом). В некоторых вариантах реализации изобретения глубина канавок 2510 может соответствовать толщине одной или более структурных единиц ЧНС-материала 2410 (не проиллюстрировано иным образом). Канавки 2510 могут быть сформированы на первичной поверхности 2430 с использованием различных методов, таких как, но не ограничиваясь ими, лазерное травление, или другие методы.

[00148] В некоторых вариантах реализации изобретения длина канавок 2510 может соответствовать полной длине c-пленки 2400. В некоторых вариантах реализации изобретения канавки 2510 являются практически параллельными друг другу и главной оси 2440. В некоторых вариантах реализации изобретения канавки 2510 могут принимать различные конфигурации и/или компоновки в соответствии с различными аспектами изобретения. Например, канавки 2510 могут простираться любым образом и/или в любом направлении и могут включать в себя линии, кривые и/или другие геометрические формы в поперечном сечении с варьирующимися размерами и/или формами на своем протяжении.

[00149] Хотя различные аспекты изобретения описаны как формирование канавок 2510 на первичной поверхности 2430, как будет понятно, на подложке 2420 могут быть сформированы возвышения, углы или выступы, которые включают в себя надлежащие поверхности ЧНС-материала 2410, чтобы добиться аналогичных геометрий.

[00150] Согласно различным вариантам реализации изобретения c-пленка 2400 может быть модифицирована с образованием различных модифицированных c-пленок. Например, обращаясь к фигуре 27, модифицирующий материал 2720 (т.е. модифицирующий материал 1020, модифицирующий материал 1020) может наслаиваться на первичную поверхность 2430 и в канавки 2510, сформированные на первичной поверхности 2430 немодифицированной c-пленки (например, c-пленки 2400), и, следовательно, на различные надлежащие поверхности 2710, образуя модифицированную c-пленку 2700. Надлежащие поверхности 2710 могут включать любые надлежащие поверхности, поясненные выше. Хотя надлежащие поверхности 2710 проиллюстрированы на фигуре 27 как перпендикулярные первичной поверхности 2430, это не является обязательным, что будет понятно из этого описания.

[00151] В некоторых вариантах реализации изобретения модифицирующий материал 2720 может наслаиваться на первичную поверхность 2430 и в канавки 2510, как проиллюстрировано на фигуре 27. В некоторых вариантах реализации, таких как проиллюстрированные на фигуре 28, модифицирующий материал 2720 может быть удален с первичной поверхности 2430, образуя модифицированную c-пленку 2800, с использованием различных методов, так что модифицирующий материал 2720 остается только в канавках 2510 (например, различных методов полировки). В некоторых вариантах реализации модифицированная c-пленка 2800 может быть осуществлена посредством наслаивания модифицирующего материала 2720 только в канавки 2510. Другими словами, в некоторых вариантах реализации модифицирующий материал 2720 может наслаиваться только в канавки 2510 и/или на надлежащие поверхности 2710 без наслаивания модифицирующего материала 2720 на первичную поверхность 2430, или же может наслаиваться таким образом, что модифицирующий материал 2720 не связывается или не сцепляется иным образом с первичной поверхностью 2430 (например, с использованием различных методов маскирования). В некоторых вариантах реализации изобретения могут использоваться различные методы избирательного осаждения для того, чтобы наслаивать модифицирующий материал 2720 непосредственно на надлежащие поверхности 2710.

[00152] Толщина модифицирующего материала 2720 в канавках 2510 и/или на первичной поверхности 2430 может варьироваться согласно различным вариантам реализации изобретения. В некоторых вариантах реализации изобретения на надлежащие поверхности 2710 канавок 2510 и/или на первичную поверхность 2430 может наслаиваться слой в одну структурную единицу модифицирующего материала 2720 (т.е. слой, имеющий толщину, практически равную одной структурной единице модифицирующего материала 2720). В некоторых вариантах реализации изобретения на надлежащие поверхности 2710 канавок 2510 и/или на первичную поверхность 2430 могут наслаиваться слои в две или более структурных единицы модифицирующего материала 2720.

[00153] Модифицированные c-пленки 2700, 2800 (т.е. c-пленка 2400, модифицированная модифицирующим материалом 2720) в соответствии с различными вариантами реализации изобретения могут быть полезны для достижения одной или более улучшенных рабочих характеристик по сравнению с рабочими характеристиками немодифицированной c-пленки 2400.

[00154] Как проиллюстрировано на фигуре 29, в некоторых вариантах реализации изобретения первичная поверхность 2430 немодифицированной c-пленки 2400 может быть модифицирована посредством химического травления, чтобы открыть или иным образом увеличить площадь надлежащих поверхностей 2710, доступных на первичной поверхности 2430. В некоторых вариантах реализации изобретения один способ характеризации увеличенной площади надлежащих поверхностей 2710 на первичной поверхности 2430 может быть основан на среднеквадратической (RMS) шероховатости первичной поверхности 2430 c-пленки 2400. В некоторых вариантах реализации изобретения, в результате химического травления, первичная поверхность 2430 c-пленки 2400 может включать в себя протравленную поверхность 2910, имеющую шероховатость в диапазоне от примерно 1 до примерно 50 нм. RMS-шероховатость поверхности может быть определена с использованием, например, атомно-силовой микроскопии (АСМ), сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) или сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и может быть основана на статистическом среднем R-интервала, где R-интервал может быть интервалом радиуса (r) размеров зерен, как это будет понятно. После химического травления протравленная поверхность 2910 c-пленки 2900 может соответствовать надлежащей поверхности 2710 ЧНС-материала 2410.

[00155] Как проиллюстрировано на фигуре 30, после химического травления модифицирующий материал 2720 может наслаиваться на протравленную поверхность 2910 c-пленки 2900, образуя модифицированную c-пленку 3000. Модифицирующий материал 2720 может покрывать практически всю поверхность 2910, а толщина модифицирующего материала 2720 может варьироваться в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. В некоторых вариантах реализации изобретения на протравленную поверхность 2910 может наслаиваться слой в одну структурную единицу модифицирующего материала 2720. В некоторых вариантах реализации изобретения на протравленную поверхность 2910 могут наслаиваться слои в две или более структурных единицы модифицирующего материала 2720.

[00156] В некоторых вариантах реализации изобретения могут быть использованы пленки, имеющие ориентации кристаллической структуры ЧНС-материала, отличные от c-пленки 2400. Например, при обращении к фигуре 31 и согласно различным вариантам реализации изобретения, вместо c-оси, ориентированной перпендикулярно первичной поверхности 2430, как в c-пленке 2400, пленка 3100 может иметь c-ось, ориентированную перпендикулярно главной оси 2440, и b-ось ЧНС-материала 3110, ориентированную перпендикулярно первичной поверхности 2430. Аналогично, пленка 3100 может иметь c-ось, ориентированную перпендикулярно главной оси 2440, и a-ось ЧНС-материала 3110, ориентированную перпендикулярно первичной поверхности 2430. В некоторых вариантах реализации изобретения пленка 3100 может иметь c-ось, ориентированную перпендикулярно главной оси 2440 и любой линии, параллельной c-плоскости, ориентированной вдоль главной оси 2440. Как проиллюстрировано на фигуре 31, в этих вариантах реализации изобретения пленка 3100 включает в себя ЧНС-материал 3110 с c-осью его кристаллической структуры, ориентированной перпендикулярно главной оси 2440 и параллельно первичной поверхности 3130, и такие пленки в общем называются здесь ʺa-b-пленкамиʺ 3100. Хотя фигура 31 иллюстрирует другие две оси кристаллической структуры в конкретной ориентации, такая ориентация не является обязательной, как будет понятно. Как проиллюстрировано, a-b-пленки 3100 могут включать в себя необязательную подложку 2420 (как в случае c-пленок 2400).

[00157] В некоторых вариантах реализации изобретения a-b-пленка 3100 является a-пленкой с c-осью кристаллической структуры ЧНС-материала 3110, ориентированной так, как проиллюстрировано на фигуре 31, и a-осью, перпендикулярной первичной поверхности 3130. Такие a-пленки могут быть сформированы посредством различных методов, включая описанные в работе Selvamanickam V. и др. ʺHigh Current Y-Ba-Cu-O Coated Conductor using Metal Organic Chemical Vapor Deposition and Ion Beam Assisted Depositionʺ, Proceedings of the 2000 Applied Superconductivity Conference, Virginia Beach, Virginia, 17-22 сентября 2000 года, которая полностью включена сюда по ссылке. В некоторых вариантах реализации a-пленки могут быть выращены на подложках 2420, образованных из следующих материалов: LGSO, LaSrAlO4, NdCaAlO4, Nd2CuO4 или CaNdAlO4. Могут быть использованы другие материалы подложки, как будет понятно.

[00158] В некоторых вариантах реализации изобретения a-b-пленка 3100 является b-пленкой с c-осью кристаллической структуры ЧНС-материала 3110, ориентированной так, как проиллюстрировано на фигуре 31, и b-осью, перпендикулярной первичной поверхности 3130.

[00159] Согласно различным вариантам реализации изобретения первичная поверхность 3130 a-b-пленки 3100 соответствует надлежащей поверхности 2710. В некоторых вариантах реализации, которые используют a-b-пленку 3100, формирование надлежащей поверхности ЧНС-материала 3110 может включать в себя формирование a-b-пленки 3100. Соответственно, для вариантов реализации изобретения, которые включают в себя a-b-пленку 3100, модифицирующий материал 2720 может наслаиваться на первичную поверхность 3130 a-b-пленки 3100, чтобы создать модифицированную a-b-пленку 3200, как проиллюстрировано на фигуре 32. В некоторых вариантах реализации изобретения модифицирующий материал 2720 может покрывать первичную поверхность 3130 a-b-пленки 3100 полностью или частично. В некоторых вариантах реализации изобретения толщина модифицирующего материала 2720 может варьироваться, как пояснено выше. Более конкретно, в некоторых вариантах реализации изобретения на первичную поверхность 3130 a-b-пленки 3100 может наслаиваться слой в одну структурную единицу модифицирующего материала 2720; а в некоторых вариантах реализации изобретения на первичную поверхность 3130 a-b-пленки 3100 могут наслаиваться слои в две или более структурных единицы модифицирующего материала 2720. В некоторых вариантах реализации изобретения a-b-пленка 3100 может быть снабжена канавками или иным образом модифицирована, как пояснено выше относительно c-пленки 2400, например, чтобы увеличивать общую площадь надлежащих поверхностей 2710 ЧНС-материала 3110, на которых следует наслаивать модифицирующий материал 2720.

[00160] Как будет понятно, вместо использования a-b-пленки 3100 некоторые варианты реализации изобретения могут использовать слой ЧНС-материала 2410 с его кристаллической структурой, ориентированной аналогично a-b-пленке 3100.

[00161] В некоторых вариантах реализации изобретения (не проиллюстрированы иным образом) на модифицирующий материал 2720 любой из вышеуказанных пленок может быть затем наслоен буферный или изолирующий материал. В этих вариантах реализации буферный или изолирующий материал и подложка образуют ʺсэндвичʺ с ЧНС-материалом 2410, 3110 и модифицирующим материалом 2720 между ними. Буферный или изолирующий материал может наслаиваться на модифицирующий материал 2720, как это будет понятно.

[00162] Любой из вышеуказанных материалов может наслаиваться на любой другой материал. Например, ЧНС-материалы могут наслаиваться на модифицирующие материалы. Аналогично, модифицирующие материалы могут наслаиваться на ЧНС-материалы. Дополнительно, наслаивание может включать в себя комбинирование, формирование или осаждение одного материала на другой материал, как будет понятно. Наслаивание может использовать любую общеизвестную технологию наслаивания, включая, но не ограничиваясь ими, импульсное лазерное осаждение, испарение, включая соиспарение, электронно-лучевое испарение и активированное реактивное напыление, распыление, включая магнетронное распыление, ионно-лучевое распыление и ионное распыление, катодно-дуговое осаждение, CVD, CVD из металлорганических соединений, плазмостимулированное CVD, молекулярно-лучевую эпитаксию, золь-гель-технологию, жидкофазную эпитаксию и/или другую технологию наслаивания.

[00163] В различных вариантах реализации изобретения могут быть скомпонованы множественные слои ЧНС-материала 2410, 3110, модифицирующего материала 2720, буферные или изолирующие слои и/или подложки 1120. Фигура 33 иллюстрирует различные примерные компоновки (варианты расположения) этих слоев в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. В некоторых вариантах реализации некий данный слой может содержать модифицирующий материал 2720, который также действует в качестве буферного или изолирующего слоя или подложки. Могут быть использованы другие компоновки или комбинации компоновок, что будет понятно при прочтении этого описания. Кроме того, в некоторых вариантах реализации изобретения различные слои ЧНС-материала могут иметь отличные друг от друга ориентации в данной компоновке. Например, один слой ЧНС-материала в некой компоновке может иметь a-ось своей кристаллической структуры, ориентированную вдоль главной оси 2440, а другой слой ЧНС-материала в этой компоновке может иметь b-ось своей кристаллической структуры, ориентированную вдоль главной оси 2440. Другие ориентации могут быть использованы в данной компоновке в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

[00164] Фигура 34 иллюстрирует процесс создания модифицированного ЧНС-материала согласно различным вариантам реализации изобретения. При операции 3410 формируют надлежащую поверхность 2710 на или в ЧНС-материале. В некоторых вариантах реализации изобретения, где ЧНС-материал существует в виде ЧНС-материала 2410 c-пленки 2400, надлежащую поверхность 2710 формируют посредством открытия надлежащей(их) поверхности(ей) 2710 на или в первичной поверхности 2430 c-пленки 2400. В некоторых вариантах реализации изобретения надлежащие поверхности ЧНС-материала 2410 могут быть открыты посредством модификации первичной поверхности 2430 с использованием любого из методов жидкостной или сухой обработки, или их комбинаций, поясненных выше. В некоторых вариантах реализации изобретения первичная поверхность 2430 может быть модифицирована химическим травлением, как пояснено выше.

[00165] В некоторых вариантах реализации изобретения, где ЧНС-материал существует в виде ЧНС-материала 3110 a-b-пленки 3100 (с подложкой 2420 или без нее), надлежащую поверхность 2710 формируют наслаиванием ЧНС-материала 3110 (в надлежащей ориентации, как описано выше) на поверхность, которая может включать или не включать в себя подложку 2420.

[00166] В некоторых вариантах реализации изобретения надлежащие поверхности 2710 включают в себя поверхности ЧНС-материала, параллельные ab-плоскости. В некоторых вариантах реализации изобретения надлежащие поверхности 2710 включают в себя параллельные b-плоскости грани ЧНС-материала. В некоторых вариантах реализации изобретения надлежащие поверхности 2710 включают в себя параллельные a-плоскости грани ЧНС-материала. В некоторых вариантах реализации изобретения надлежащие поверхности 2710 включают в себя одну или более граней ЧНС-материала, параллельных различным ab-плоскостям. В некоторых вариантах реализации изобретения надлежащие поверхности 2710 включают в себя одну или более граней, практически не перпендикулярных c-оси ЧНС-материала.

[00167] В некоторых вариантах реализации изобретения могут быть выполнены различные необязательные операции. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения надлежащие поверхности 2710 или ЧНС-материал могут быть отожжены. В некоторых вариантах реализации изобретения этот отжиг может быть отжигом в печи или отжигом с быстрой термической обработкой (RTP). В некоторых вариантах реализации изобретения такой отжиг может быть выполнен за одну или более операций отжига в пределах заданных периодов времени, диапазонов температуры и других параметров. Кроме того, как будет понятно, отжиг может быть выполнен в камере химического осаждения из паровой фазы (CVD) и может включать в себя подвергание надлежащих поверхностей 2710 воздействию любой комбинации температуры и давления в течение заданного времени, что позволяет улучшать надлежащие поверхности 2710. Такой отжиг может выполняться в газовой атмосфере и с плазмостимулированием или без него.

[00168] При операции 3420 модифицирующий материал 2720 может наслаиваться на одну или более надлежащих поверхностей 2710. В некоторых вариантах реализации изобретения модифицирующий материал 2720 может наслаиваться на надлежащие поверхности 2710 с использованием различных методов наслаивания, включая различные описанные выше методы.

[00169] Фигура 35 иллюстрирует пример дополнительной обработки, которая может быть выполнена в ходе операции 3420 согласно различным вариантам реализации изобретения. При операции 3510 надлежащие поверхности 2710 могут быть отполированы. В некоторых вариантах реализации изобретения могут быть использованы один или более полирующих составов, как пояснено выше.

[00170] При операции 3520 различные поверхности, отличные от надлежащих поверхностей 2710, могут быть маскированы с использованием любых общеизвестных методов маскирования. В некоторых вариантах реализации могут быть маскированы все поверхности, отличные от надлежащих поверхностей 2710. В некоторых вариантах реализации изобретения могут быть маскированы одна или более поверхностей, отличных от надлежащих поверхностей 2710.

[00171] При операции 3530 модифицирующий материал 2720 может быть наслоен (или, в некоторых вариантах реализации и как проиллюстрировано на фигуре 35, осажден) на надлежащие поверхности 2710 с использованием любых общеизвестных методов наслаивания, поясненных выше. В некоторых вариантах реализации изобретения модифицирующий материал 2720 может быть осажден на надлежащие поверхности 2710 с использованием молекулярно-лучевой эпитаксии (MBE). В некоторых вариантах реализации изобретения модифицирующий материал 2720 может быть осажден на надлежащие поверхности 2710 с использованием импульсного лазерного осаждения (PLD). В некоторых вариантах реализации изобретения модифицирующий материал 2720 может быть осажден на надлежащие поверхности 2710 с использованием CVD. В некоторых вариантах реализации изобретения на надлежащих поверхностях 2710 могут быть осаждены приблизительно 40 нм модифицирующего материала 2720, хотя испытаны всего лишь 1,7 нм определенных модифицирующих материалов 2720 (например, кобальта). В различных вариантах реализации изобретения могут быть использованы намного меньшие количества модифицирующих материалов 2450, например, порядка нескольких ангстремов. В некоторой реализации изобретения модифицирующий материал 2720 может быть осажден на надлежащих поверхностях 2710 в камере под вакуумом, которая может иметь давление 5×10-6 торр или менее. Могут быть использованы различные камеры, включая используемые для обработки полупроводниковых пластин. В некоторых вариантах реализации изобретения CVD-процессы, описанные здесь, могут быть выполнены в CVD-реакторе, таком как реакционная камера, доступная под торговым наименованием 7000 от компании Genus, Inc. (Саннивейл, Калифорния), реакционная камера, доступная под торговым наименованием 5000 от компании Applied Materials, Inc. (Санта-Клара, Калифорния), или реакционная камера, доступная под торговым наименованием Prism от компании Novelus, Inc. (Сан-Хосе, Калифорния). Тем не менее, может быть использована любая реакционная камера, пригодная для выполнения MBE, PLD или CVD.

[00172] Фигура 36 иллюстрирует процесс формирования модифицированного ЧНС-материала согласно различным вариантам реализации изобретения. В частности, фигура 36 иллюстрирует процесс формирования и/или модифицирования a-b-пленки 3100. При необязательной операции 3610 осаждают буферный слой (буфер) на подложку 2420. В некоторых вариантах реализации изобретения буферный слой включает в себя PBCO или другой пригодный буферный материал. В некоторых вариантах реализации изобретения подложка 2420 включает в себя LSGO или другой пригодный материал подложки. При операции 3620 ЧНС-материал 3110 наслаивают на подложку 2420 с надлежащей ориентацией, как описано выше относительно фигуры 31. Как будет понятно, в зависимости от необязательной операции 3610, ЧНС-материал 3110 наслаивают на подложку 2420 или буферный слой. В некоторых вариантах реализации изобретения слой ЧНС-материала 3110 имеет толщину в две или более структурных единицы. В некоторых вариантах реализации изобретения слой ЧНС-материала 3110 имеет толщину в небольшое число структурных единиц. В некоторых вариантах реализации изобретения слой ЧНС-материала 3110 имеет толщину в несколько структурных единиц. В некоторых вариантах реализации изобретения слой ЧНС-материала 3110 имеет толщину во много структурных единиц. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 3110 наслаивают на подложку 2420 с использованием процесса IBAD. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 3110 наслаивают на подложку 2420 при воздействии магнитного поля, чтобы улучшать совмещение кристаллических структур в ЧНС-материале 3110.

[00173] При необязательной операции 3630 надлежащую(ие) поверхность(и) 2710 (которая по отношению к a-b-пленкам 3100 соответствует первичной поверхности 3130) ЧНС-материала 3110 полируют с использованием различных описанных выше методов. В некоторых вариантах реализации изобретения полировку осуществляют без введения примесей на/в надлежащие поверхности 2710 ЧНС-материала 3110. В некоторых вариантах реализации изобретения полировку осуществляют без вскрытия чистой камеры. При операции 3640 модифицирующий материал 2720 наслаивают на надлежащие поверхности 2710. При необязательной операции 3650 по всему модифицирующему материалу 2720 наслаивают покровный материал, такой как, но не ограничиваясь ими, серебро.

[00174] В различных вариантах реализации изобретения модифицированные ЧНС-материалы 1060, независимо от того, используются ли они в массе (ʺмассивноʺ), введены ли в пленки (например, ЧНС-материал 2410 в c-пленке 2400, ЧНС-материал 3110 в a-b-пленке 3100 либо в других пленках или лентах) или используются другими способами (например, провода, фольга, нанопровода и т.д.)., могут быть включены в различные изделия, системы и/или устройства, как описано здесь.

[00175] Хотя различные варианты реализации изобретения описываются ниже с точки зрения ʺмодифицированныхʺ ЧНС-материалов, различные варианты реализации могут включать в себя новые ЧНС-материалы с улучшенными рабочими характеристиками без отступления от объема изобретения, как будет понятно. Кроме того, различные варианты реализации могут включать в себя любые материалы, демонстрирующие некоторые или все улучшенные рабочие характеристики, описанные здесь, без отступления от объема изобретения, как будет понятно. То есть различные варианты реализации могут включать в себя модифицированные ЧНС-материалы, щелевые ЧНС-материалы, нетрадиционные ЧНС-материалы и/или другие материалы, которые демонстрируют некоторые или все улучшенные рабочие характеристики, описанные здесь. В различных вариантах реализации описанные здесь ЧНС-материалы, такие как модифицированные ЧНС-материалы и/или щелевые ЧНС-материалы, могут быть частью или быть сформированы в виде ряда различных токонесущих компонентов, таких как пленки/ленты, провода, нанопровода и т.д., используемых в устройствах, системах и других вариантах реализации изобретения. Ниже приводятся несколько примерных токонесущих компонентов, хотя специалисты в данной области техники поймут, что также могут быть использованы и другие:

[00176] Нанопровода - наноструктуры, которые имеют ширины или диаметры порядка десятков нанометров или менее и в целом неограниченные длины, используемые для того, чтобы формировать сегменты, контуры, катушки и/или другие структуры, способные переносить ток из одной точки в другую с чрезвычайно низким сопротивлением. Наноструктуры могут быть сформированы во множестве конфигураций нанопроводов, включая дискретные структуры, интегрированные на или в подложке, реализованные на или в несущей структуре, и другие конфигурации нанопроводов;

[00177] Фольга - конфигурирование ЧНС-материала на или в гибкие пленки/ленты, такие как, но не ограничиваясь ими, металлические ленты, и необязательно покрытие металла и/или ЧНС-материала буферными оксидами металлов. Текстура может вводиться в ленту, к примеру, посредством использования процесса обработки двуосно-текстурированных подложек с применением прокатки (RABiTS), либо текстурированный керамический буферный слой вместо этого может быть осажден с помощью пучка ионов на подложке нетекстурированного сплава, к примеру, посредством использования процесса ионно-лучевого осаждения (IBAD). Другие методы могут использовать процессы химического осаждения из паровой фазы (CVD), процессы физического осаждения из паровой фазы (PVD), молекулярно-лучевую эпитаксию (MBE), молекулярно-лучевую эпитаксию атомных слоев (ALL-MBE) и другие технологии осаждения в растворе, чтобы получить ЧНС-ленты;

[00178] Провода - один или более ЧНС-компонентов могут размещаться ʺсэндвичемʺ с образованием макропровода; и другие токонесущие компоненты.

[00179] Таким образом, в некоторых вариантах реализации, формирование и/или интегрирование описанных здесь ЧНС-материалов в различные токонесущие компоненты делает возможной и/или упрощает внедрение ЧНС-материалов в устройства и системы, которые используют, генерируют, преобразуют и/или транспортируют электроэнергию, такую как электрический ток. Эти устройства и системы могут извлечь пользу из улучшенных рабочих характеристик за счет более эффективной работы по сравнению с традиционными устройствами и системами, более экономически эффективной работы по сравнению с традиционными устройствами и системами, менее нерациональной работы по сравнению с традиционными устройствами и системами, а также других улучшенных рабочих характеристик.

Многослойные композиции, которые обладают чрезвычайно низким сопротивлением

[00180] Этот раздел описания относится к фигурам с 1-Z по 7-Z; соответственно, все ссылочные номера, включенные в этот раздел, относятся к элементам, находящимся на этих фигурах.

[00181] Для целей этого описания и согласно различным вариантам реализации изобретения, композиции вещества, в общем, включают в себя ЧНС-материал, такой как, но не ограничиваясь ими, перовскитный материал (например, YBCO и т.д.), и модифицирующий материал или модифицирующий компонент (упоминаются взаимозаменяемо), такой как: один или более слоев модифицирующего компонента, нанесенных снаружи на ЧНС-материал; один или более модифицирующих компонентов, которые способствуют приложению деформации в ЧНС-материале; один или более слоев отличающихся ЧНС-материалов, один или более которых способствуют приложению деформации в ЧНС-материале другого слоя(ев); один или более слоев ЧНС-материала, имеющих различные ориентации кристаллов, один или более из которых способствуют приложению деформации в ЧНС-материале другого слоя(ев); один или более модифицирующих компонентов, которые способствуют деформации в ЧНС-материале; один или более модифицирующих компонентов, таких как описанных выше; и/или другие модифицирующие компоненты.

[00182] В некоторых вариантах реализации композиции вещества могут включать в себя один или более модифицирующих компонентов, нанесенных на или сформированных на ЧНС-материале в определенной близости к плоскости зарядов и/или к резервуару зарядов ЧНС-материала. Например, композиция вещества может включать в себя слой YBCO и слой модифицирующего материала, который нанесен на или сформирован на надлежащей поверхности слоя YBCO. В некоторых вариантах реализации эта поверхность является практически параллельной c-оси YBCO. В некоторых вариантах реализации эта поверхность является практически перпендикулярной a-оси YBCO. В некоторых вариантах реализации эта поверхность является практически перпендикулярной b-оси YBCO. В некоторых вариантах реализации могут быть использованы другие надлежащие поверхности.

[00183] В некоторых вариантах реализации нанесение модифицирующего компонента на ЧНС-материал может заставлять один или более атомов кислорода в кристаллической структуре ЧНС-материала перемещаться в ЧНС-материале, формируя градиент концентрации кислорода, который деформирует кристаллическую структуру ЧНС-материала. В некоторых вариантах реализации модифицирующий компонент, такой как хром, может действовать в качестве ʺгеттераʺ для атомов кислорода в ЧНС-материале, тем самым заставляя атомы кислорода перемещаться к модифицирующему компоненту, что, в свою очередь, деформирует различные области внутри или части кристаллической структуры ЧНС-материала.

[00184] В некоторых вариантах реализации композиция вещества может включать в себя множественные слои различных ЧНС-материалов, причем такие различные ЧНС-материалы включают в себя различные атомы, включая, но не ограничиваясь ими, атомы отличающихся редкоземельных металлов, по отношению друг к другу (например, YBCO против DyBCO, YBCO против NBCO, DyBCO против NBCO и т.д.); различное содержание кислорода в своих кристаллических структурах по отношению друг к другу (например, стехиометрия/доля кислорода в YBCO между O6 и O7); и/или различную кристаллическую ориентацию по отношению друг к другу (например, a-осный YBCO против b-осного YBCO и т.д.). Такие композиции могут наслаиваться таким образом, что отличающиеся слои ЧНС-материалов могут деформировать различные области внутри или части композиции.

[00185] В некоторых вариантах реализации изобретения деформации в различных областях или частях композиции оказывают влияние на щели в кристаллических структурах ЧНС-материала настолько, чтобы улучшить рабочие характеристики (например, рабочую температуру, токонесущую способность, т.е. допустимую токовую нагрузку, и т.д.) ЧНС-материала.

[00186] Модификация материала, такого как материал с кристаллической структурой, может приводить к тому, что материал демонстрирует более низкое сопротивление, такое как чрезвычайно низкое сопротивление, току в материале при температурах выше ожидаемых. В некоторых вариантах реализации модификация может включать в себя нанесение или формирование слоя модифицирующего материала на надлежащую поверхность, как пояснено выше. Нанесенный или сформированный слой модифицирующего материала может вызывать деформацию или иным образом прикладывать силу к некоторым или всем атомам и/или связям, которые составляют кристаллическую структуру материала. Эта сила или деформация могут менять материал таким образом, что материал демонстрирует различные характеристики сопротивления, такие как более низкое сопротивление или чрезвычайно низкое сопротивление. То есть вызывание силы или деформации в материале может: вынуждать материал генерировать, проявлять и/или поддерживать определенный градиент диффузии кислорода в определенных местоположениях и/или областях в материале; вынуждать материал генерировать, проявлять и/или поддерживать определенный уровень диффузии кислорода внутри или рядом с резервуаром зарядов в материале; и/или вынуждать кристаллическую структуру материала скручиваться, коробиться, раскрываться, закрываться, делаться жестче либо иным образом поддерживать или изменять ориентацию и/или геометрию, к примеру, поддерживать или изменять геометрию относительно щелей в материале, что может способствовать транспорту электронов из одного местоположения в другое; и т.д.

[00187] Различные варианты реализации изобретения могут способствовать приложению сил или деформаций к ЧНС-материалу или внутри него. В некоторых вариантах реализации эти силы могут прикладываться извне и/или неинвазивно к различным частям ЧНС-материала. В некоторых вариантах реализации эти силы могут приводить к внутренним механическим напряжениям, деформациям или другим силам, прикладываемым в различных частях ЧНС-материала. Например, эти части могут быть частью ЧНС-материала, которая включает в себя атомы кислорода, частью ЧНС-материала, которая включает в себя медно-кислородную плоскость атомов, частью ЧНС-материала, которая включает в себя резервуар зарядов, частью ЧНС-материала, которая включает в себя щель внутри кристаллической структуры ЧНС-материала, частью ЧНС-материала, которая соответствует (т.е. является практически параллельной) a-плоскости материала, частью ЧНС-материала, которая соответствует (т.е. является практически параллельной) b-плоскости материала, частью ЧНС-материала, которая соответствует плоскости, практически параллельной c-оси материал, частью ЧНС-материала, которая находится около или рядом с поверхностью материала, или другой частью ЧНС-материала.

[00188] С использованием различных наблюдений, описанных здесь, различные варианты реализации изобретения могут быть реализованы в виде различных композиций вещества, которые подробно описываются ниже.

[00189] Различные варианты реализации изобретения могут содержать различные композиции, такие как композиции, имеющие ЧНС-материалы и модифицирующие материалы, выполненные с возможностью и/или приспособленные переносить ток из одного местоположения в другое. То есть такие композиции проводят электроны из одного местоположения в другое, помимо прочего.

[00190] В некоторых вариантах реализации различные композиции содержат один или более модифицирующих материалов, нанесенных на или сформированных на надлежащих поверхностях ЧНС-материала. Фигура 1-Z иллюстрирует композицию 100 модифицированного ЧНС-материала (также называемую здесь ʺмодифицированным ЧНС-материалом 100ʺ) с ЧНС-материалом 110 (также называемым здесь ʺнемодифицированным ЧНС-материалом 110ʺ) и нанесенным на поверхность ЧНС-материала 110 модифицирующим материалом 120.

[00191] В некоторых вариантах реализации ЧНС-материал 110 может быть представителем семейства сверхпроводящих материалов, обычно называемых ʺкупратными перовскитами со смешанной валентностьюʺ, как пояснено выше. Такие материалы на основе купратных перовскитов со смешанной валентностью также могут включать, но не ограничиваясь ими, различные замещения катионов материалов. Вышеназванные материалы на основе купратных перовскитов со смешанной валентностью могут относиться к родовым классам материалов, в которых существует множество различных составов, таких класс перовскитных материалов, которые включают в себя редкоземельный металл (Re), барий (Ba), медь (Cu) и кислород (O), или ʺReBCOʺ. Примерные ReBCO-материалы могут включать в себя YBCO, NBCO, HoBCO, GdBCO, DyBCO и другие, к примеру, прочие с подходящей стехиометрией 1-2-3.

[00192] В некоторых вариантах реализации ЧНС-материал 110 может включать в себя ВТСП-материал вне семейства материалов на основе купратных перовскитов со смешанной валентностью (ʺнеперовскитные материалыʺ). Такие неперовскитные материалы могут включать, но не ограничиваясь ими, пниктиды железа, диборид магния (MgB2) и другие неперовскиты. В некоторых вариантах реализации ЧНС-материал 110 может представлять собой другие сверхпроводящие материалы или несверхпроводящие материалы.

[00193] В некоторых вариантах реализации модифицирующий материал 120 может быть металлом, таким как хром, медь, висмут, кобальт, ванадий, титан, родий или бериллий, либо оксидами металлов с такими металлами. В некоторых вариантах реализации модифицирующий материал 120 может быть любым материалом, способным прикладывать деформацию к или в ЧНС-материале 110, таким как металл с высоким сродством к кислороду, материал-ʺгеттерʺ (ʺгазопоглотительʺ), материал (включая другой ЧНС-материал), имеющий одну или более постоянных кристаллической решетки, отличающихся от постоянных кристаллической решетки ЧНС-материала 110, и т.д. Например, в некоторых вариантах реализации, модифицирующий материал 120 может иметь сильное сродство с кислородом, такой как материал, который легко связывается с кислородом, притягивает или ʺпоглощаетʺ кислород либо изменяет содержание кислорода и/или распределение кислорода в ЧНС-материале для того, чтобы вызывать деформацию в ЧНС-материале 110. В некоторых вариантах реализации модифицирующий материал 120 может иметь одну или более постоянных кристаллической решетки, которые рассогласованы с постоянными кристаллической решетки ЧНС-материала 110 с тем, чтобы вызывать деформацию в ЧНС-материале 110.

[00194] Например, один эффект осаждения модифицирующего материала 120 хрома на поверхности ЧНС-материала 110 может заключаться в создании кислородного градиента около поверхности ЧНС-материала 110. В некоторых вариантах реализации модифицирующий слой 120 помещают на поверхности ЧНС-материала, практически перпендикулярные a-оси или b-оси ЧНС-материала, что может приводить к созданию градиента концентрации кислорода, помимо прочего, в ЧНС-материале. В некоторых вариантах реализации модифицирующий слой 120 помещают на поверхности ЧНС-материала, практически параллельные c-оси ЧНС-материала, что может приводить к созданию градиента концентрации кислорода, помимо прочего, в ЧНС-материале.

[00195] В некоторых вариантах реализации ЧНС-материал 110 включает в себя плоскость зарядов, которая включает один или более атомов, которые, отчасти, образуют щель. Например, YBCO образован из различных атомов иттрия («Y»), бария («Ba»), меди («Cu») и кислорода («O»). Щели в YBCO образованы щелевыми атомами, а именно, атомами иттрия, меди и кислорода, а плоскости зарядов в YBCO образованы различными атомами меди («Cu») и кислорода («O»).

[00196] Фигура 2-Z иллюстрирует композицию 200, которая включает в себя подложку 230, два или более модифицирующих компонента 210, 215 и ЧНС-материал 220, расположенный между модифицирующими компонентами 210, 215. В частности, модифицирующие компоненты 210, 215 присоединены к или сформированы на соответственно верхней поверхности и нижней поверхности ЧНС-материала 220. В некоторых вариантах реализации изобретения верхняя и нижняя поверхности ЧНС-материала 220 являются надлежащими поверхностями ЧНС-материала 220 (например, поверхностями, практически перпендикулярными a-оси ЧНС-материала 220, и т.д.). Композиция 200, следовательно, может быть деформирована рядом с верхней поверхностью ЧНС-материала 220 модифицирующим компонентом 210 и деформирована рядом с нижней поверхностью ЧНС-материала 220 модифицирующим компонентом 215, расположенным на подложке 230.

[00197] За счет нанесения модифицирующего(их) материала(ов) на одну или более поверхностей ЧНС-материала различные варианты реализации изобретения позволяют управлять приложением деформации и/или могут деформировать ЧНС-материал в различных местоположениях ЧНС-материала, к примеру, в одном или более местоположениях, имеющих плоскости зарядов, в одной или более элементарных ячейках ЧНС-материала, в одной или более щелях ЧНС-материала, и/или в других местоположениях.

[00198] Некоторые варианты реализации изобретения могут содержать сверхрешетку слоев ЧНС-материала(ов), которая может служить повышению свойств одного или более слоев ЧНС-материала сверхрешетки.

[00199] Фигура 3-Z является блок-схемой композиции 300, которая включает в себя слои различных ЧНС-материалов согласно различным вариантам реализации изобретения. Более конкретно, композиция 300 включает в себя первый слой 310 ЧНС-материала, упоминаемого как ʺЧНС-Xʺ, и второй слой 320 ЧНС-материала, упоминаемого как ʺЧНС-Yʺ. Как проиллюстрировано на фигуре 3-Z, первый слой 310 сформирован на или нанесен на подложку 330, а второй слой 320 сформирован на или нанесен на первый слой 310. Как будет понятно, в некоторых вариантах реализации изобретения подложка 330 является необязательной. Хотя она проиллюстрирована имеющей только первый слой 310 и второй слой 320, композиция 300 может содержать любое число пар из первого слоя 310 и второго слоя 320, сформированных по шаблону с чередованием первого слоя 310 и второго слоя 320. В некоторых вариантах реализации ЧНС-X соответствует первому ЧНС-материалу, а ЧНС-Y соответствует второму ЧНС-материалу, отличающемуся от первого ЧНС-материала. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-X может соответствовать YBCO, а ЧНС-Y может соответствовать NBCO. Могут быть использованы другие ЧНС-материалы, как будет понятно.

[00200] Фигура 4-Z является блок-схемой композиции 400, которая включает в себя слои различных форм одного и того же ЧНС-материала согласно различным вариантам реализации изобретения. Более конкретно, композиция 400 включает в себя первый слой 410 первой формы ЧНС-материала, упоминаемой как ʺФорма 1 ЧНС-Xʺ, и второй слой 420 второй формы того же ЧНС-материала, упоминаемой как ʺФорма 2 ЧНС-Xʺ. В некоторых вариантах реализации идентичный базовый ЧНС-материал имеет различные формы, такие как, но не ограничиваясь ими, различные кристаллические ориентации, различную стехиометрию/доли кислорода (например, O6 и O7 в YBCO и т.д.), различные разновидности и другие различные формы. Могут быть использованы другие формы идентичных ЧНС-материалов, что будет понятно. Как проиллюстрировано, первый слой 410 сформирован на или нанесен на подложку 430, а второй слой 420 сформирован на или нанесен на первый слой 410. Как будет понятно, в некоторых вариантах реализации изобретения подложка 430 является необязательной. Хотя она проиллюстрирована имеющей только первый слой 410 и второй слой 420, композиция 400 может содержать любое число пар из первого слоя 410 и второго слоя 420, сформированных по шаблону с чередованием первого слоя 410 и второго слоя 420.

[00201] Как обсуждалось, композиция 400 может включать в себя слои различных форм или разновидностей идентичного ЧНС-материала (например, ReBCO), и эти различные формы идентичного ЧНС-материала могут вызывать деформацию в одном или более слоев ЧНС-материала или внутри них. Например, варьирование содержания кислорода между слоями (например, изменение стехиометрии/доли кислорода в YBCO между O6 и O7) может приводить к рассогласованиям кристаллической решетки между слоями, что может деформировать связи кристаллических структур ЧНС-материалов в слоях. Также, например, варьирование ориентации кристаллов ЧНС-материала между слоями (например, один слой ЧНС-материала имеет ориентацию по a-оси, тогда как другой слой ЧНС-материала имеет ориентацию по b-оси) также может приводить к рассогласованию кристаллической решетки между слоями, тем самым приводя к аналогичной деформации.

[00202] Фигура 5-Z иллюстрирует композицию 500, которая включает в себя слои множества различных ЧНС-материалов. Как проиллюстрировано, композиция 500 включает в себя первый слой 510 ЧНС-материала, упоминаемый как ʺЧНС-Xʺ, второй слой 520 ЧНС-материала, упоминаемый как ʺЧНС-Yʺ, и третий слой 530 ЧНС-материала, упоминаемый как ʺЧНС-Zʺ. Как проиллюстрировано, первый слой 530 сформирован на или нанесен на подложку 540, второй слой 510 сформирован на или нанесен на первый слой 530, а третий слой 520 сформирован на или нанесен на второй слой 510. Как будет понятно, в некоторых вариантах реализации изобретения подложка 530 является необязательной. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материалы, включенные в слои композиции 500, могут быть вообще различными ЧНС-материалами (как пояснено выше со ссылкой на фигуру 3-Z) или различными формами идентичного ЧНС-материала (как пояснено выше со ссылкой на фигуру 4-Z).

[00203] Хотя это и не проиллюстрировано на фигурах 3-Z-5-Z, различные другие слои не-ЧНС-материалов могут быть включены в различные композиции 300, 400, 500 (или любую из других композиций, описанных здесь), включая слои, вкрапленные между одним или более слоев, проиллюстрированных на фигуре 5-Z.

[00204] Создание композиций 300, 400, 500, которые формируются из слоев различных ЧНС-материалов или различных форм ЧНС-материалов, позволяет различным вариантам реализации изобретения использовать рассогласования кристаллической решетки между различными ReBCO-материалами (например, YBCO и NBCO, помимо других) или другими материалами, имеющие аналогичными параметры кристаллической решетки (например, BSCCO и другие), с тем чтобы напрягать/деформировать различные слои ЧНС-материалов. В некоторых вариантах реализации привнесенные деформации могут изменять частоту и/или распределение и/или амплитуду фононов вокруг щелей в кристаллической структуре этих ЧНС-материалов, обеспечивая возможность падений сопротивления материалов, улучшенных рабочих характеристик, таких как, но не ограничиваясь ими, работа в ЧНС-состоянии при более высоких температурах, и других преимуществ.

[00205] В некоторых вариантах реализации изобретения слои сверхрешетки композиций 300, 400, 500 формируются таким образом, что надлежащие поверхности ЧНС-материала (например, поверхности, практически перпендикулярные a-оси ЧНС-материала, поверхности, практически перпендикулярные b-оси ЧНС-материала, поверхности, практически параллельные c-оси ЧНС-материала, и т.д.) в слоях соответствуют поверхностям раздела между ЧНС-материалами. Другими словами, поверхность, образующая границу раздела между слоями 520 и 510 по фигуре 5-Z, например, соответствует поверхности, которая является практически перпендикулярной a-оси как ЧНС-Y, так и ЧНС-X, которая является практически перпендикулярной b-оси как ЧНС-Y, так и ЧНС-X, или которая в противном случае является практически параллельной c-оси как ЧНС-X, так и ЧНС-Y.

[00206] Конечно, может быть множество слоев аналогичных и/или различных ЧНС-материалов в композициях различных вариантов реализации изобретения. В некоторых вариантах реализации композиция 500 может быть сформирована посредством осаждения слоя с первой толщиной первого ReBCO-материала, затем осаждения слоя со второй толщиной второго ReBCO-материала, а затем осаждения слоя с третьей толщиной третьего ReBCO-материала, при этом по меньшей мере ReBCO-материал второго слоя имеет одну или более постоянных кристаллической решетки, отличающихся от постоянных кристаллической решетки материалов первого и третьего слоев. Помимо этого, первая, вторая и третья толщины могут быть идентичными друг другу, полностью отличаться друг от друга, либо идентичными некоторым и отличаться от других, и т.д. Можно осаждать любое число различных слоев ReBCO и/или толщин этих слоев, чтобы улучшать рабочие характеристики композиций, включая, но не ограничиваясь ими, повышение различных допустимых для композиции нагрузок по температуре, сопротивлению и/или току, помимо прочего.

[00207] В некоторых вариантах реализации изобретения композиция может наслаиваться следующим образом (снизу вверх):

ЧНС1:ЧНС2:ЧНС1:ЧНС2:ЧНС1:ЧНС2:ЧНС1:ЧНС2: и т.д.

[00208] В некоторых вариантах реализации изобретения композиция может наслаиваться следующим образом (снизу вверх):

ЧНС1:ЧНС2:ЧНС3:ЧНС4:ЧНС3:ЧНС2:ЧНС1:ЧНС2:ЧНС3: и т.д.

[00209] В некоторых вариантах реализации изобретения композиция может наслаиваться следующим образом (снизу вверх):

ЧНС1:ЧНС2:ЧНС3:ЧНС4:ЧНС3:ЧНС4:ЧНС3:ЧНС4:ЧНС3: и т.д.

[00210] В некоторых вариантах реализации изобретения композиция 500 может наслаиваться следующим образом (снизу вверх):

ЧНС1:ЧНС2:ЧНС3:ЧНС2:ЧНС3:ЧНС2:ЧНС3:ЧНС2:ЧНС3: и т.д.

[00211] Таким образом, слои могут выбираться по множеству причин, к примеру, чтобы создавать рассогласование постоянных кристаллической решетки, создавать управляемую деформацию в одном или более слоев, увеличивать допустимую токовую нагрузку композиции, улучшать изготовление композиций, улучшать технологичность наслаивания слоев друг на друга и т.д. Помимо этого, толщина слоев, к примеру, число элементарных ячеек материала в расчете на слой, может выбираться с тем, чтобы регулировать деформацию на слое, увеличивать допустимую токовую нагрузку и т.д.

[00212] В некоторых вариантах реализации изобретения число слоев, тип ЧНС-материала в одном или более слоях, тип другого, не-ЧНС-материала в одном или более слоях, толщина одного или более слоев, ориентация одного или более слоев, последовательность одного или более слоев и/или другие параметры композиции могут модифицироваться, задаваться и/или выбираться с тем, чтобы добиться требуемых характеристик композиции или технологичности композиции, помимо других преимуществ.

[00213] Фигура 6-Z иллюстрирует примерную композицию 600, сформированную из сверхрешетки, содержащей множество слоев различных ЧНС-материалов согласно различным вариантам реализации изобретения. Как проиллюстрировано на фигуре 6-Z, композиция 600 содержит подложку 610 из LaSrGaO4 (LSGO) с верхней поверхностью, практически перпендикулярной a-оси подложки. Могут быть использованы другие подложки, такие как, но не ограничиваясь ими, титанат стронция (STO) или оксид магния (MgO). На подложке 610 сформирован слой 620 YBCO, с последующим чередованием слоя 634 NBCO со слоем 632 YBCO. В качестве примера, композиция 600 может содержать слой 620 YBCO, сформированный с толщиной 200 нм, после которого идут десять (10) пар чередующихся слоев 634, 632 NBCO и YBCO, соответственно, причем каждый из таких чередующихся слоев имеет толщину 10 нм (т.е. 10 нм NBCO, чередующегося с 10 нм YBCO), сформированных на слое 620 YBCO. Хотя это не проиллюстрировано иным образом, композиция 600 может включать в себя другие слои, такие как слои буферного материала, дополнительное или меньшее число пар чередующихся слоев, дополнительные слои других ЧНС-материалов, дополнительные или другие слои подложки, слои других или отличающихся толщин и т.д.

[00214] В некоторых вариантах реализации изобретения барьерный материал может быть использован для того, чтобы практически заключить в оболочку различные композиции, описанные выше. Барьерный материал может быть использован для того, чтобы практически исключить диффундирование кислорода в кристаллических структурах ЧНС-материалов из композиции. В некоторых вариантах реализации на все поверхности композиции может быть осаждено золото, чтобы практически заключить композицию в оболочку. Могут быть использованы другие барьерные материалы, такие как, но не ограничиваясь ими, диоксид кремния или оксид индия-олова (ITO). В некоторых вариантах реализации на все поверхности композиции осаждают 5-10 нм золота, хотя могут быть использованы другие толщины.

[00215] Фигуры 7A-Z-7I-Z иллюстрируют результаты испытаний, полученные при испытаниях образца композиции из LSGO-подложки; после чего идет приблизительно 200 нм YBCO, сформированного с ориентацией по a-оси на LSGO-подложке (например, a-осью YBCO вверх); после чего идут 10 пар чередующихся слоев приблизительно 10 нм NBCO и приблизительно 10 нм YBCO, причем каждый из этих слоев сформирован с ориентацией по a-оси на предшествующем слое; и после них идут приблизительно 8,5 нм золота в качестве барьерного материала, заключающего образец в оболочку.

[00216] Результаты испытаний по фигурам 7A-Z-7I-Z включают в себя релевантные части графиков сопротивления образца как функции температуры (в градусах Кельвина) для различных прогонов и условий, как описано ниже. Более конкретно, графики соответствуют измерениям сопротивления образца по диапазону температур 180K-270K. Перед более подробным описанием результатов испытаний предоставляется краткое описание испытательного оборудования и установки.

[00217] Образец монтировали на PCB-плате с использованием двухсторонней ленты. Покрытые оловом медные провода с диаметром 0,004 дюйма присоединяли к верхней золотой поверхности образца индиевым припоем. Противоположные концы этих проводов присоединяли к контактным площадкам на PCB-плате. Этот узел помещали в криостат. Источник тока Keithley 6221 давал постоянный ток через образец, тогда как вольтметр Keithley 2182a измерял падение напряжения на образце, обеспечивая измерение сопротивления в ʺдельта-режимеʺ (например, R=((V+)-(V-))/2×l). Использовали резистивные тепловые приборы (ʺRTDʺ) для того, чтобы измерять температуру.

[00218] При некоторых тестовых прогонах образец первоначально охлаждали до температуры ниже температуры перехода YBCO и давали ему нагреваться. При других тестовых прогонах (чтобы экономить время и охладитель, а также исключить ненужное термическое напряжение образца), образец охлаждали только до чуть ниже 160 K и давали ему нагреваться. В любом случае, по мере того как образец нагревался, снимали измерения напряжения на образце вместе с измерениями температуры образца. По этим измерениям напряжения определяли и затем отложили на графике сопротивления в дельта-режиме в виде кривых зависимости сопротивления от температуры (или R(T)-кривых) (также иногда называемых ʺR-T-профилямиʺ), соответствующих результатам испытаний, проиллюстрированным на фигурах 7A-Z-7I-Z.

[00219] Фигуры 7A-Z-7H-Z соответствуют отдельным R(T)-кривым восьми тестовых прогонов образца в том порядке, в котором были проведены испытания (т.е. фигура 7A-Z соответствует R(T)-кривой для первого тестового прогона, фигура 7B-Z соответствует R(T)-кривой для второго тестового прогона и т.д.). Фигуры 7A-Z-7D-Z и 7H-Z соответствуют R(T)-кривым для тех тестовых прогонов, где образец возбуждали постоянным током 200 нА. Фигуры 7E-Z-7G-Z соответствуют R(T)-кривым для тех тестовых прогонов, где образец возбуждали постоянным током 100 нА. За исключением определения сопротивления в дельта-режиме по измерениям напряжения, другого сглаживания, усреднения или иной обработки данных не использовали.

[00220] Фигура 7I-Z соответствует R(T)-кривой одного тестового прогона образца на другом испытательном стенде и при других условиях относительно условий по фигурам 7A-Z-7H-Z. В частности, во время этого тестового прогона использовали синхронный усилитель SR830 (LIA), а образец возбуждали переменным током 200 нА при 24 Гц, используя постоянную времени в 1 секунду.

[00221] Как проиллюстрировано, все тестовые прогоны включают в себя одно или более изменений на соответствующей R(T)-кривой примерно в диапазоне 210K-240K. Эти изменения наклона R(T)-кривой представляются согласующимися с частями образца, переходящими в состояние пониженного сопротивления или ЧНС-состояние. Как будет понятно, аналогичные изменения не наблюдаются на R(T)-кривых YBCO или NBCO.

[00222] Некоторые варианты реализации изобретения могут содержать чередующиеся слои, имеющие толщины, большие или меньшие, чем описанные выше относительно фигуры 6-Z. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один из слоев в сверхрешетке может иметь толщину в одну, две, три или более элементарных ячейки. В некоторых вариантах реализации изобретения каждый из слоев в чередующейся паре слоев в сверхрешетке может иметь толщину в одну, две, три или более элементарных ячейки. В некоторых вариантах реализации изобретения толщина одного слоя в паре (или в другой группировке) чередующихся слоев отличается от толщины другого слоя в этой паре. В некоторых вариантах реализации изобретения толщина слоев одной пары чередующихся слоев в сверхрешетке отличается от толщины слоев другой пары чередующихся слоев в сверхрешетке. Как будет понятно, могут быть использованы другие толщины, чтобы достигать различных рабочих характеристик, как пояснено здесь.

[00223] Некоторые варианты реализации изобретения могут содержать атомы нескольких Re в одном слое, к примеру, в слое, имеющем атомы нескольких Re с различными размерами относительно друг друга. Например, слой ReBCO может иметь структуру с кристаллической решеткой, в которой 4 из каждых 5 атомов Re представляют собой атом Y, а каждый 5-ый атом представляет собой атом Dy. Эти типы слоев, которые включают в себя атомы двух или более редкоземельных элементов в своих кристаллических структурах, могут привносить дополнительные силы деформации внутри композиции вследствие эффектов упорядочения, локализованных рассогласований кристаллической решетки, дополнительных констант колебаний и т.д.

[00224] Некоторые варианты реализации изобретения могут содержать атомы Re, которые выбираются на основе их состояний окисления. Например, хотя Y и Nd имеют одно состояние окисления (3+), элементы самарий (Sm), европий (Eu), эрбий (Er), тулий (Tm) и иттербий (Yb) могут иметь два состояния окисления 3+ и 2+, а цезий (Ce) и тербий (Tb) могут иметь два состояния окисления 3+ и 4+. Могут выбираться другие атомы Re с другими состояниями окисления, как будет понятно. В таких вариантах реализации атомы Re с переменными состояниями окисления в ЧНС-слое композиции могут помогать фиксации позиций кислорода и/или дефектов носителей в кристаллической структуре или щели кристаллической структуры, и/или могут стабилизировать локальное количество кислорода - большее или меньшее - в определенном слое, помимо других преимуществ. Например, слой ЧНС-материала в сверхрешетке может включать в себя главным образом атомы Y в качестве атомов Re, наряду с несколькими атомами Ce 3+ и несколькими атомами Ce 4+, используемыми при управлении дефектами кислорода/носителей в таком слое, помимо прочего.

[00225] В некоторых вариантах реализации изобретения на самом внешнем слое ЧНС-материала в сверхрешетке сформирован слой материала, имеющего очень низкое сродство с кислородом (например, золота), чтобы уменьшать степень, с которой кислород диффундирует из или в различные из слоев сверхрешетки. В некоторых вариантах реализации изобретения слой материала, имеющего очень низкое сродство с кислородом (например, золота), сформирован на всех самых внешних поверхностях сверхрешетки, чтобы уменьшать степень, с которой кислород диффундирует из или в различные из слоев сверхрешетки.

[00226] В некоторых вариантах реализации изобретения различные процессы изготовления, используемые при создании сверхрешетки слоев ЧНС-материала, могут вводить требуемую деформацию в материал. Например, при осаждении слоев ЧНС-материала на подложке, варьирование температуры подложки и/или парциальных давлений кислорода во время осаждений может позволить материалам осаждаться при их ʺестественнойʺ температуре, и деформация будет вводится по мере того, как материалы охлаждаются ниже температур осаждения, помимо прочего.

[00227] Таким образом, некоторые варианты реализации изобретения могут содержать сверхрешетку, в которой, фактически, каждый слой в сверхрешетке может служить модификации примыкающих слоев, помимо прочего. Другими словами, некий слой может соответствовать как ЧНС-материалу в себе и для себя, так и служить модифицирующим материалом для другого слоя ЧНС-материала, так что слои в сверхрешетке вместе образуют модифицированный ЧНС-материал. Согласно различным вариантам реализации изобретения композиция из различных отличающихся слоев ЧНС-материала, варьирующихся по типу, содержанию кислорода, типу атомов Re, ориентации и т.д., может обеспечить достаточную деформацию одному или более слоев композиции, так что эти слои проявляют более низкое или чрезвычайно низкое сопротивление току, переносимому внутри или между слоями, помимо других преимуществ.

[00228] Согласно различным вариантам реализации изобретения композиции 100, 200, 300, 400, 500 и/или 600 из этого раздела, независимо от того, используются ли они массивно, введены ли в пленки или ленты или же применяются другими способами (например, как провода, фольга, нанопровода и т.д.), могут быть внедрены в различные аппараты, приборы и ассоциированные устройства, как описано здесь. Например, композиции могут быть использованы и/или внедрены в конденсаторы, индукторы, транзисторы, проводники и проводящие элементы, интегральные схемы, антенны, фильтры, датчики, магниты, медицинские устройства, силовые кабели, устройства накопления энергии, преобразователи (трансформаторы), электроприборы, мобильные устройства, вычислительные устройства, устройства хранения информации и другие устройства и системы, которые переносят электроны и/или информацию при их эксплуатации.

[00229] Таким образом, в некоторых вариантах реализации формирование и/или интегрирование модифицированных ЧНС-материалов, описанных здесь, в различные токонесущие компоненты обеспечивает и/или упрощает реализацию модифицированных ЧНС-материалов в устройствах и системах, которые используют, генерируют, преобразуют и/или транспортируют электроэнергию, такую как электрический ток. Эти устройства и системы могут получать пользу от улучшенных рабочих характеристик за счет более эффективной работы по сравнению с традиционными устройствами и системами, более экономически эффективной работы по сравнению с традиционными устройствами и системами, менее нерациональной работы по сравнению с традиционными устройствами и системами и т.д.

[00230] В некоторых вариантах реализации композиция вещества содержит первый слой ЧНС-материала, имеющий кристаллическую структуру; и сформированный на первом слое второй слой материала, который придает деформацию по меньшей мере части кристаллической структуры ЧНС-материала. В некоторых вариантах реализации второй слой материала придает управляемую деформацию по меньшей мере части кристаллической структуры ЧНС-материала. В некоторых вариантах реализации второй слой материала придает деформацию в местоположении кристаллической структуры ЧНС-материала, которое включает в себя плоскость зарядов. В некоторых вариантах реализации второй слой материала придает деформацию в местоположении кристаллической структуры ЧНС-материала, которое включает в себя щель кристаллической структуры.

[00231] В некоторых вариантах реализации композиция, которая проводит ток, содержит первый слой ЧНС-материала, имеющий плоскость зарядов оксида меди; и сформированный на первом слое второй слой материала, который вызывает деформацию в по меньшей мере части первого слоя ЧНС-материала, которая содержит плоскость зарядов оксида меди. В некоторых вариантах реализации второй слой материала вызывает внешнюю деформацию в упомянутой по меньшей мере части первого слоя ЧНС-материала. В некоторых вариантах реализации второй слой материала вызывает внутреннюю деформацию в упомянутой по меньшей мере части первого слоя ЧНС-материала. В некоторых вариантах реализации второй слой материала вызывает диффузию атомов кислорода в первом слое ЧНС-материала. В некоторых вариантах реализации второй слой материала вызывает градиент диффузии атомов кислорода в первом слое ЧНС-материала.

[00232] В некоторых вариантах реализации композиция содержит проводящий материал, имеющий кристаллическую структуру; и сформированный на проводящем материале материал, который вызывает приложение силы к или в части кристаллической структуры проводящего материала. В некоторых вариантах реализации проводящий материал является материалом на основе редкоземельного оксида меди, а материал, который вызывает приложение силы к части кристаллической структуры проводящего материала, является металлом, имеющим высокое сродство с кислородом.

[00233] В некоторых вариантах реализации композиция содержит первый ЧНС-материал, имеющий кристаллическую структуру; и второй ЧНС-материал, сформированный на первом ЧНС-материале, причем этот второй ЧНС-материал вызывает силу в части кристаллической структуры первого ЧНС-материала.

[00234] В некоторых вариантах реализации композиция содержит первый ЧНС-материал; и второй ЧНС-материал, имеющий кристаллическую структуру, причем второй ЧНС-материал сформирован на первом ЧНС-материале, первый ЧНС-материал вызывает силу в части кристаллической структуры второго ЧНС-материала.

[00235] В некоторых вариантах реализации композиция содержит первый ЧНС-материал, имеющий кристаллическую структуру; и второй ЧНС-материал, имеющий кристаллическую структуру, причем второй ЧНС-материал сформирован на первом ЧНС-материале, второй ЧНС-материал вызывает силу в части кристаллической структуры первого ЧНС-материала, а первый ЧНС-материал вызывает силу в части кристаллической структуры второго ЧНС-материала.

[00236] В некоторых вариантах реализации композиция содержит первый слой ЧНС-материала, имеющий первую форму; второй слой этого ЧНС-материала, имеющий вторую форму, при этом второй слой сформирован на первом слое; и третий слой ЧНС-материала, имеющий первую форму, при этом третий слой сформирован на втором слое.

[00237] В некоторых вариантах реализации композиция содержит первый слой YBCO; и множество слоев, сформированных на верхней поверхности из YBCO, причем множество слоев содержит пары чередующихся слоев NBCO и YBCO. В некоторых вариантах реализации толщина первого слоя YBCO составляет приблизительно 200 нанометров, а толщина каждого из слоев во множестве слоев составляет приблизительно 10 нанометров. В некоторых вариантах реализации множество слоев содержит десять пар чередующихся слоев NBCO и YBCO. В некоторых вариантах реализации множество слоев содержит по меньшей мере две пары чередующихся слоев NBCO и YBCO.

[00238] В некоторых вариантах реализации предусмотрена композиция для распространения тока, причем композиция содержит множество слоев, содержащих по меньшей мере одну пару чередующихся слоев NBCO и YBCO. В некоторых вариантах реализации группа слоев содержит по меньшей мере десять пар чередующихся слоев NBCO и YBCO. В некоторых вариантах реализации подложка имеет поверхность, практически перпендикулярную a-оси подложки; слой YBCO, нанесенный на поверхность подложки, причем слой YBCO имеет поверхность, практически перпендикулярную a-оси YBCO; и при этом группа слоев нанесена на поверхность YBCO.

[00239] В некоторых вариантах реализации композиция содержит базовый слой YBCO, причем базовый слой имеет поверхность, практически параллельную c-оси YBCO; первый слой NBCO, сформированный на поверхности базового слоя YBCO, причем первый слой NBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси NBCO; первый слой YBCO, сформированный на поверхности первого слоя NBCO, причем первый слой YBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси YBCO; второй слой NBCO, сформированный на поверхности первого слоя YBCO, причем второй слой NBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси NBCO; второй слой YBCO, сформированный на поверхности второго слоя NBCO, причем второй слой YBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси YBCO; третий слой NBCO, сформированный на поверхности второго слоя YBCO, причем третий слой NBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси NBCO; третий слой YBCO, сформированный на поверхности третьего слоя NBCO, причем третий слой YBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси YBCO; четвертый слой NBCO, сформированный на поверхности третьего слоя YBCO, причем четвертый слой NBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси NBCO; четвертый слой YBCO, сформированный на поверхности четвертого слоя NBCO, причем четвертый слой YBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси YBCO; пятый слой NBCO, сформированный на поверхности четвертого слоя YBCO, причем пятый слой NBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси NBCO; пятый слой YBCO, сформированный на поверхности пятого слоя NBCO, причем пятый слой YBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси YBCO; шестой слой NBCO, сформированный на поверхности пятого слоя YBCO, причем шестой слой NBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси NBCO; шестой слой YBCO, сформированный на поверхности шестого слоя NBCO, причем шестой слой YBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси YBCO; седьмой слой NBCO, сформированный на поверхности шестого слоя YBCO, причем седьмой слой NBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси NBCO; седьмой слой YBCO, сформированный на поверхности седьмого слоя NBCO, причем седьмой слой YBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси YBCO; восьмой слой NBCO, сформированный на поверхности седьмого слоя YBCO, причем восьмой слой NBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси NBCO; восьмой слой YBCO, сформированный на поверхности восьмого слоя NBCO, причем восьмой слой YBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси YBCO; девятый слой NBCO, сформированный на поверхности восьмого слоя YBCO, причем девятый слой NBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси NBCO; девятый слой YBCO, сформированный на поверхности девятого слоя NBCO, причем девятый слой YBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси YBCO; десятый слой NBCO, сформированный на поверхности девятого слоя YBCO, причем десятый слой NBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси NBCO; и десятый слой YBCO, сформированный на поверхности десятого слоя NBCO, причем десятый слой YBCO имеет поверхность, практически параллельную c-оси YBCO. В некоторых вариантах реализации композиция дополнительно содержит слой золота, сформированный на поверхности десятого слоя YBCO. В некоторых вариантах реализации композиция дополнительно содержит слой золота, фактически заключающий композицию в оболочку.

Устройства, сформированные из ЧНС-материалов и/или включающие их

[00240] Различные устройства, применения, компоненты, аппараты, приборы и/или системы могут использовать ЧНС-компоненты, описанные здесь. Далее эти устройства, применения, компоненты, аппараты, приборы и/или системы поясняются подробнее в следующих главах.

Глава 1. Нанопровода, сформированные из ЧНС-материалов

[00241] Эта глава описания относится к фигурам 1-36 и фигурам с 37-A по 45B-A; соответственно, все ссылочные номера, включенные в этот раздел, относятся к элементам, находящимся на этих фигурах.

[00242] В различных вариантах реализации изобретения ЧНС-материалы могут быть использованы для того, чтобы формировать различные нанопровода и нанопроводные компоненты, как подробнее описано ниже. Соответственно, в некоторых вариантах реализации изобретения эти ЧНС-материалы могут быть сформированы в различные нанопроводные компоненты, так что ток главным образом проводится вдоль b-оси ЧНС-материала. В этих вариантах реализации ЧНС-материал может быть сформирован с длиной, приведенной по b-оси, шириной, приведенной по c-оси, и глубиной (или толщиной), приведенной по a-оси, как проиллюстрировано на фигуре 39-A, хотя для ЧНС-материалов могут быть использованы и другие системы координат, ориентации и конфигурации, как станет очевидным из этого описания. Изображенная на фигуре 39-A система координат будет использована для следующего пояснения.

[00243] В некоторых вариантах реализации изобретения различные ЧНС-материалы могут быть использованы для того, чтобы формировать нанопровода. В традиционных терминах, нанопровода (нанопроволоки) являются наноструктурами, которые имеют ширины или диаметры порядка десятков нанометров или менее и в целом неограниченные длины. В некоторых вариантах реализации изобретения различные модифицированные ЧНС-материалы 1060 могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 50 нанометров. В некоторых вариантах реализации изобретения различные модифицированные ЧНС-материалы 1060 могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 40 нанометров. В некоторых вариантах реализации изобретения различные модифицированные ЧНС-материалы 1060 могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 30 нанометров. В некоторых вариантах реализации изобретения различные модифицированные ЧНС-материалы 1060 могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 20 нанометров. В некоторых вариантах реализации изобретения различные модифицированные ЧНС-материалы 1060 могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 10 нанометров. В некоторых вариантах реализации изобретения различные модифицированные ЧНС-материалы 1060 могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 5 нанометров. В некоторых вариантах реализации изобретения различные модифицированные ЧНС-материалы 1060 могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину менее 5 нанометров. В некоторых вариантах реализации изобретения различные новые ЧНС-материалы, сконструированные так, как описано выше, могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 50 нанометров. В некоторых вариантах реализации изобретения различные новые ЧНС-материалы, сконструированные так, как описано выше, могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 40 нанометров. В некоторых вариантах реализации изобретения новые ЧНС-материалы, сконструированные так, как описано выше, могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 30 нанометров. В некоторых вариантах реализации изобретения различные новые ЧНС-материалы, сконструированные так, как описано выше, могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 20 нанометров. В некоторых вариантах реализации изобретения различные новые ЧНС-материалы, сконструированные так, как описано выше, могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 10 нанометров. В некоторых вариантах реализации изобретения различные новые ЧНС-материалы, сконструированные так, как описано выше, могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 5 нанометров. В некоторых вариантах реализации изобретения различные новые ЧНС-материалы, сконструированные так, как описано выше, могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину менее 5 нанометров.

[00244] В некоторых вариантах реализации изобретения нанопровода могут быть уложены поверх друг друга с расположенным в промежутке между ними буферным слоем и/или слоем подложки, чтобы сформировать многослойные нанопровода. Каждый из нанопроводов, расположенных в каждом слое, может быть сформирован из новых ЧНС-материалов или модифицированных ЧНС-материалов 1060, как пояснено выше, и может иметь любую из ширин и/или глубин, изложенных выше.

[00245] В некоторых вариантах реализации изобретения нанопровода могут быть использованы для того, чтобы переносить заряд из первого конца ко второму концу. Каждый из этих концов может быть соединен с электрическим компонентом, включая, но не ограничиваясь ими, другой нанопровод, провод, дорожку, вывод, межсоединение, электронный прибор, электронную схему, полупроводниковый прибор, транзистор, мемристор, резистор, конденсатор, индуктор, микроэлектромеханическое (МЭМ) устройство, контактную площадку, источник напряжения, источник тока, землю или другой электрический компонент. В некоторых вариантах реализации изобретения нанопровода могут быть подсоединены или могут быть подсоединены непосредственно к одному или более из этих электрических компонентов через ЧНС-материал нанопровода. В некоторых вариантах реализации изобретения нанопровода могут быть подсоединены опосредованно (не напрямую) к этим электрическим компонентам через другой тип ЧНС-материала (т.е. модифицированный через немодифицированный ЧНС-материал, ЧНС-материал в том же семействе или классе ЧНС-материалов и т.д.). В некоторых вариантах реализации изобретения нанопровода могут быть подсоединены опосредованно к этим электрическим компонентам через проводящий материал, включая, но не ограничиваясь ими, проводящий металл.

[00246] Фигура 37-A иллюстрирует сечение примерного ЧНС-материала 3700, параллельное c-плоскости и проходящее через центры щелей 3710, образовавшихся в ЧНС-материале 3700 в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. Для целей следующего пояснения и вариантов реализации изобретения, ЧНС-материал 3700 соответствует традиционным ЧНС-материалам (т.е. немодифицированным сверхпроводящим и/или ВТСП-материалам (например, немодифицированному YBCO и т.д.)), а также различным модифицированным ЧНС-материалам 1060 и новым ЧНС-материалам, различные варианты реализации которых описаны выше. Фигура 37-A иллюстрирует различные щели 3710 через ЧНС-материал 3700, включая a-осевые щели 3710A, b-осевые щели 3710B и ab-осевые щели 3710C. Такие a-осевые щели 3710A соответствуют щелям 3710 через ЧНС-материал 3700, которые являются практически параллельными a-оси; b-осевые щели 3710B соответствуют щелям 3710 через ЧНС-материал 3700, которые являются практически параллельными b-оси; ab-осевые щели 3710C соответствуют щелям 3710 через ЧНС-материал 3700, которые являются практически параллельными различным осям в c-плоскости, смещенным от a-оси (или b-оси) на различные углы, такие как угол 3720. Как будет понятно, не все щели 3710 через ЧНС-материал 3700 проиллюстрированы на фигуре 37-A - многие не проиллюстрированы для целей понятности и простоты иллюстрации.

[00247] Как будет также понятно, щели 3710 зависят от кристаллической структуры ЧНС-материала 3700. Например, как проиллюстрировано на фигуре 37-A, существуют ab-осевые щели 3710C ЧНС-материала 3700 (который в этом примере соответствует YBCO) под углом ±45 градусов относительно a-оси. В качестве дополнительного примера фигура 38-A иллюстрирует b-осевую щель 3710B в ЧНС-материале 3700 относительно ab-осевой щели 3710C в примерном ЧНС-материале 3700. В других ЧНС-материалах могут существовать другие ab-осевые щели 3710C, в том числе дополнительные ab-осевые щели 3710C под другими углами (например, ±30 градусов, ±60 градусов и т.д.), как будет понятно. Аналогично, хотя a-осевые щели 3710A и b-осевые щели 3710B проиллюстрированы на фигуре 37-A как ортогональные друг другу в ЧНС-материале 3700, могут существовать другие ориентации таких щелей 3700 в зависимости от кристаллической структуры других ЧНС-материалов, как будет понятно.

[00248] Традиционные сверхпроводящие материалы, включая ВТСП-материалы, демонстрируют различные явления, типично связанные с такими сверхпроводящими материалами. В дополнение к чрезвычайно низкому сопротивлению, эти сверхпроводящие материалы демонстрируют эффект Мейснера, который проявляется как наблюдаемое отсутствие или вытеснение электромагнитных полей изнутри сверхпроводящих материалов, что будет понятно. Эффект Мейснера считается результатом вихрей или петлевых токов, образовавшихся внутри сверхпроводящего материала. Эти вихри считаются образующими магнитные поля внутри сверхпроводящего материала, которые, в совокупности, имеют тенденцию уравновешивать друг друга, тем самым создавая наблюдаемое отсутствие или вытеснение электромагнитных полей внутри него. Управление (или исключение) этих вихрей позволяет управлять (или исключать) эффект Мейснера, демонстрируемый сверхпроводящим материалом. Другими словами, управление (или исключение) этих вихрей может предотвращать полное подавление магнитных полей внутри сверхпроводящего материала.

[00249] Вихри считаются образующимися в ЧНС-материале 3700 тогда, когда ток ʺзамыкаетсяʺ на себя в ЧНС-материале 3700. Это описывается далее в отношении пути 3730 тока (проиллюстрирован на фигуре 37-A как путь 3730A тока, путь 3730B тока, путь 3730C тока, путь 3730D тока и путь 3730E тока). Как проиллюстрировано, по мере того, как протекает ток через ЧНС-материал 3700, ток может идти вдоль пути 3730A тока через щель 3710A. Ток идет через щель 3710A до достижения пересечения между различными щелями 3710 в ЧНС-материале 3700, а именно, пересечения 3740A.

[00250] Считается, что на пересечениях 3740, в общем, ток способен отклоняться от своего ʺпрямолинейногоʺ пути тока в одной щели 3710 на другой путь через иную щель 3710. Например, при достижении пересечения 3740A ток может продолжать идти вдоль пути 3730A тока через щель 3710A или отклоняться некоторым образом от пути 3730A тока, к примеру, вдоль пути 3730B тока через щель 3710B. Как проиллюстрировано, ток отклоняется на 45 градусов от своего первоначального пути на пути 3730A тока на путь 3730B тока.

[00251] После того, как ток отклоняется от пути 3730A тока на путь 3730B тока, ток идет вдоль пути 3730B тока через щель 3710C до достижения пересечения 3740B. Опять же, ток может продолжать идти вдоль пути 3730B тока через щель 3710C или отклоняться некоторым образом от пути 3730B тока, к примеру, вдоль пути 3730C тока через щель 3710B. Как проиллюстрировано, ток отклоняется в сумме на 90 градусов от своего первоначального пути (посредством двух отклонений на 45 градусов). Этот процесс может продолжаться по мере того, как ток достигает других пересечений, таких как пересечение 3740C и пересечение 3740D. На пересечении 3740C ток может отклоняться от пути 3730C тока через щель 3710B на путь 3730D тока через щель 3710C, а на пересечении 3740D ток может отклоняться от пути 3730D тока через щель 3710C на путь 3730E тока через щель 3710A. Как проиллюстрировано, на пути 3730E тока ток отклоняется в сумме на 180 градусов от своего первоначального пути (посредством четырех отклонений на 45 градусов). Хотя это не проиллюстрировано иным образом, этот процесс может продолжаться до тех пор, пока ток не замкнется сам на себя вдоль пути 3730A тока, как будет понятно.

[00252] Фигура 37-A иллюстрирует, что может быть пороговая глубина ЧНС-материала 3700 (причем эта глубина, как проиллюстрировано на фигуре 39-A, приведена по a-оси), необходимая для формирования токовых петель в ЧНС-материале 3700. Более конкретно, как проиллюстрировано на фигуре 37-A, глубина ЧНС-материала 3700, достаточная для задействования пяти смежных щелей 3710B, может быть необходимой для формирования токовых петель в ЧНС-материале 3700. Другими словами, меньшее, чем это, число щелей 3710B может не обеспечить достаточное число отклонений (или поворотов) и последующих путей для замыкания тока самого на себя в пределах этой пороговой глубины ЧНС-материала 3700. Если глубина ЧНС-материала 3700 меньше этой пороговой глубины, то петлевые токи могут не образоваться в ЧНС-материале 3700, тем самым предотвращая возникновение эффекта Мейснера. Аналогично, фигура 37-A иллюстрирует, что может иметь место пороговая длина (причем эта длина, как проиллюстрировано на фигуре 39-A, приведена по b-оси) ЧНС-материала 3700, необходимая для формирования токовых петель в ЧНС-материале 3700. Более конкретно, как экстраполируется из фигуры 37A, длина ЧНС-материала 3700, достаточная для задействования пяти смежных щелей 3710B, может быть необходимой для формирования токовых петель в ЧНС-материале 3700. Если длина ЧНС-материала 3700 меньше этой пороговой длины, то петлевые токи могут не образоваться в ЧНС-материале 3700, тем самым предотвращая возникновение эффекта Мейснера. Эти пороговые глубины и/или длины могут отличаться для других ЧНС-материалов с наличием кристаллических структур, отличных от изображенной на фигуре 37-A большим или меньшим числом щелей, щелями с различными направлениями, щелями под различными углами отклонения и т.д., что будет понятно.

[00253] Кроме того, эти пороговые глубины и/или длины предполагают, что ток может отклоняться на один поворот на каждом пересечении 3740. Другими словами, в проиллюстрированном примере предполагается, что ток отклоняется только приращениями ±45 градусов (в противоположность 90 градусам или более) на каждом пересечении 3740. Если могут возникать отклонения с большими приращениями или если отклонения возникают в местоположениях, отличных от пересечений 3740, то пороговая глубина и/или пороговая длина ЧНС-материала 3700, при которой не возникает эффекта Мейснера (или другого явления сверхпроводимости), может быть меньше, как будет понятно. Аналогично, если отклонения могут возникать только на определенных пересечениях 3740 (а не на всех пересечениях 3740), то пороговая глубина и/или пороговая длина ЧНС-материала 3700, при которой не возникает эффекта Мейснера (или другого явления сверхпроводимости), может быть больше, как будет понятно. Тем не менее, согласно различным вариантам реализации изобретения ЧНС-материал 3700 имеет пороговую глубину и/или пороговую длину, необходимую для формирования петлевых токов.

[00254] Согласно различным вариантам реализации изобретения нанопровод может быть сформирован с использованием ЧНС-материала, при этом нанопровод демонстрирует чрезвычайно низкое сопротивление, но не демонстрирует определенное другое явление сверхпроводимости (например, эффект Мейснера) за счет управления одним или более размерными параметрами нанопровода. Например, согласно различным вариантам реализации изобретения глубина нанопровода выбирается так, что она меньше пороговой глубины ЧНС-материала, необходимой для формирования петлевых токов в ЧНС-материале. Согласно различным вариантам реализации изобретения длина нанопровода выбирается так, что она меньше пороговой длины ЧНС-материала, необходимой для формирования петлевых токов в ЧНС-материале. Согласно различным вариантам реализации изобретения глубина и длина нанопровода могут быть меньше этих пороговых значений, необходимых для формирования петлевых токов в ЧНС-материале. В таком случае эти нанопровода могут выглядеть как идеальные проводники вдоль своей глубины и/или длины без демонстрации другого явления сверхпроводимости. Другими словами, согласно различным вариантам реализации изобретения нанопровода имеют пороговую глубину или пороговую длину (а в некоторых вариантах реализации и/или с некоторыми ЧНС-материалами - потенциально пороговую ширину), при которой нанопровода работают как идеальные проводники и за пределами которой нанопровода работают как сверхпроводники. Хотя это обсуждается выше с точки зрения пороговой глубины и/или пороговой длины ЧНС-материала 3700, из фигуры 37-A будет понятно, что в некоторых случаях петлевые токи могут фактически требовать формирования пороговой площади ЧНС-материала 3700.

[00255] Для целей этого описания, эти пороговые значения могут выражаться с точки зрения числа смежных щелей 3710 вдоль данного размера, числа единичных кристаллов вдоль данного размера или другого числа единиц измерения, связанных с кристаллической структурой ЧНС-материала 3700, как будет понятно. Как будет также понятно, эти пороговые значения могут выражаться в единицах измерения (нанометры, ангстремы и т.д.).

[00256] Согласно различным вариантам реализации изобретения нанопровода, которые работают в качестве идеальных проводников, могут быть сформированы из ЧНС-материала 3700 любой длины при условии, что их глубина не превышает пороговую глубину, как пояснено выше. Аналогично, согласно различным вариантам реализации изобретения нанопровода, которые работают в качестве идеальных проводников, могут быть сформированы из ЧНС-материала 3700 любой глубины при условии, что их длина не превышает пороговую длину, как пояснено выше. Более конкретно, согласно различным вариантам реализации изобретения нанопровода, которые работают в качестве идеальных проводников и которые не демонстрируют эффекта Мейснера, могут быть сформированы из ЧНС-материала 3700A любой длины при условии, что их глубина не превышает пороговую глубину, как пояснено выше. Аналогично, согласно различным вариантам реализации изобретения нанопровода, которые работают в качестве идеальных проводников и которые не демонстрируют эффекта Мейснера, могут быть сформированы из ЧНС-материала 3700 любой глубины при условии, что их длина не превышает пороговую длину, как пояснено выше.

[00257] Как будет понятно, изменение ориентации ЧНС-материала на фигуре 39A изменяло бы релевантные пороговые размеры, необходимые для возникновения эффекта Мейснера. Например, если ЧНС-материал ориентирован так, что a-ось и c-ось меняются местами (т.е. глубина приведена по c-оси, а ширина приведена по a-оси), то ширина и/или длина будут теми размерными параметрами, которые служат для управления с тем, чтобы избежать эффекта Мейснера, как будет понятно.

[00258] Как упомянуто выше, нанопровода могут быть сформированы из ЧНС-материала 3700, который может включать в себя традиционные ЧНС-материалы (например, немодифицированный YBCO и т.д.), модифицированные ЧНС-материалы (например, ЧНС-материал 1060, модифицированный хромом YBCO и т.д.), новые ЧНС-материалы или другие ЧНС-материалы. Дополнительно, в некоторых вариантах реализации изобретения нанопровода могут быть сформированы посредством осаждения ЧНС-материала 3700 на подложке или буферном материале, как будет понятно. В некоторых вариантах реализации изобретения нанопровода могут быть сформированы посредством прикрепления ЧНС-материала 3700 к подложке, такой как схемная плата, как будет понятно.

[00259] В некоторых вариантах реализации изобретения, к примеру, тех, которые используют модифицированные ЧНС-материалы (например, модифицированный ЧНС-материал 1060), нанопровода могут формироваться и эксплуатироваться выше определенных температур, при которых только часть модифицированного ЧНС-материала 1060 имеет щели 310, сохраняющиеся при этой определенной температуре, и эта часть модифицированного ЧНС-материала 1060 имеет глубину меньше пороговой глубины, выше которой могут формироваться петлевые токи. Например, со ссылкой на фигуру 23, модифицированный ЧНС-материал 1060 может эксплуатироваться при определенной температуре, при которой сохраняются только щели 310A и 310B. В этом примере щели 310A и 310B могут не соответствовать достаточной глубине модифицированного ЧНС-материала 1060, чтобы формировать петлевые токи в модифицированном ЧНС-материале 1060, и эффект Мейснера может не возникать.

[00260] Согласно различным вариантам реализации изобретения нанопровода могут быть использованы для того, чтобы формировать различные электрические компоненты, включая, но не ограничиваясь ими, нанопроводной соединитель, нанопроводной контур, нанопроводную катушку и нанопроводной преобразователь. Фигура 40-A иллюстрирует примеры нанопроводного соединителя 4000 согласно различным вариантам реализации изобретения. Более конкретно, фигура 40A-A иллюстрирует нанопроводной соединитель 4000A, сформированный из нанопровода, включающего в себя ЧНС-материал, ориентированный аналогичным показанному на фигуре 39-A образом и описанный выше, при этом глубина нанопровода меньше пороговой глубины, необходимой для формирования петлевых токов в ЧНС-материале. Фигура 40B-A иллюстрирует нанопроводной соединитель 4000B, сформированный из нанопровода, включающего в себя ЧНС-материал, ориентированный таким образом, что a-ось и c-ось меняются местами по сравнению с фигурой 39-A, при этом ширина нанопровода меньше пороговой ширины, необходимой для формирования петлевых токов в ЧНС-материале. Другие нанопроводные соединители 4000 могут быть сформированы из нанопроводов, которые включают в себя ЧНС-материалы в различных ориентациях, как будет понятно. В некоторых вариантах реализации изобретения нанопроводной соединитель 4000 включает в себя нанопровод, который является идеальным проводником, но который не демонстрирует все характеристики сверхпроводника. В некоторых вариантах реализации изобретения нанопроводной соединитель 4000 включает в себя нанопровод, который является идеальным проводником, который не демонстрирует эффекта Мейснера. В некоторых вариантах реализации изобретения нанопроводной соединитель 4000 включает в себя нанопровод, который сформирован из традиционного ВТСП-материала с размерным параметром, управляемым так, что нанопровод работает в качестве идеального проводника, но не демонстрирует эффекта Мейснера. В некоторых вариантах реализации изобретения нанопроводной соединитель 4000 включает в себя нанопровод, который сформирован из модифицированного ЧНС-материала 1060 с размерным параметром, управляемым так, что нанопровод работает в качестве идеального проводника, но не демонстрирует эффекта Мейснера. В некоторых вариантах реализации изобретения нанопроводной соединитель 4000 включает в себя нанопровод, который сформирован из нового ЧНС-материала с размерным параметром, управляемым так, что нанопровод работает в качестве идеального проводника, но не демонстрирует эффекта Мейснера. Как будет понятно, что нанопроводные соединители 4000 могут быть использованы для того, чтобы соединять один электрический компонент с другим электрическим компонентом (не проиллюстрировано иным образом).

[00261] Фигура 41-A иллюстрирует различные однонанопроводные контуры 4100, которые могут быть сформированы из отдельных нанопроводов или нанопроводных сегментов согласно различным вариантам реализации изобретения. В некоторых вариантах реализации изобретения нанопроводной контур 4100A включает в себя три нанопроводных сегмента 4110, а именно, нанопроводной сегмент 4110A, нанопроводной сегмент 4110B и нанопроводной сегмент 4110C. В некоторых вариантах реализации изобретения нанопроводной контур 4100B включает в себя четыре нанопроводных сегмента 4110, а именно, нанопроводной сегмент 4110A, нанопроводной сегмент 4110B, нанопроводной сегмент 4110C и нанопроводной сегмент 4110D. В некоторых вариантах реализации изобретения нанопроводной контур 4100C включает в себя пять сегментов 4110, а именно, нанопроводной сегмент 4110A, нанопроводной сегмент 4110B, нанопроводной сегмент 4110C, нанопроводной сегмент 4110D и нанопроводной сегмент 4110E. Нанопроводной контур 4100C отличается от нанопроводного контура 4100B местоположением пары контактных выводов контура. Другие местоположения для контактных выводов контура могут быть использованы в этих или других нанопроводных контурах 4100, как будет понятно. В некоторых вариантах реализации изобретения нанопроводной контур 4100D включает в себя N нанопроводных сегментов 4110, а именно, нанопроводной сегмент 4110A, нанопроводной сегмент 4110B, нанопроводной сегмент 4110C, и нанопроводной сегмент 4110N. В некоторых вариантах реализации изобретения отдельные нанопроводные сегменты 4110 нанопроводных контуров 4100 могут соединяться непосредственно друг с другом через ЧНС-материал нанопровода. В некоторых вариантах реализации изобретения отдельные нанопроводные сегменты 4110 могут опосредованно соединяться друг с другом через проводящий материал, включая, но не ограничиваясь ими, проводящий металл. Выводы в нанопроводной контур 4100 (не проиллюстрировано иным образом) могут быть или не быть сформированы из нанопроводов. Нанопроводные контуры 4100 могут использоваться для множества вариантов применения, как будет понятно, и могут быть сформированы во множестве геометрических форм и размеров, например, в зависимости от таких вариантов применения. Например, нанопроводной контур 4100 может быть использован для того, чтобы формировать так называемую ʺтоковую петлюʺ, которая имеет различные варианты применения, включая восприятие и/или создание электрических полей, как будет понятно.

[00262] Фигура 42-A иллюстрирует примерную нанопроводную катушку 4200, которая может быть сформирована из одного или более отдельных нанопроводных контуров 4100 согласно различным вариантам реализации изобретения. Отдельные нанопроводные контуры 4100 могут быть отделены друг от друга подложкой или буферным материалом и соединены друг с другом, например, соединителем 4210. Как проиллюстрировано, нанопроводная катушка 4200 образована из нанопроводного контура 4100V, нанопроводного контура 4100W, нанопроводного контура 4100X, нанопроводного контура 4100Y и нанопроводного контура 4100Z. Хотя она проиллюстрирована на фигуре 42-A как включающая в себя пять нанопроводных контуров 4100, нанопроводная катушка 4200 может включать в себя любое число нанопроводных контуров 4100, что будет понятно. Как также проиллюстрировано на фигуре 42-A, нанопроводная катушка 4200 выполнена с возможностью проведения тока через каждый нанопроводной контур 4100 в идентичном общем направлении (например, по часовой стрелке или против часовой стрелки). Нанопроводная катушка 4200 может использоваться для множества вариантов применения, как будет понятно, и может быть сформирована во множестве геометрических форм и размеров, например, в зависимости от таких вариантов применения.

[00263] Фигура 43-A иллюстрирует дифференциальную нанопроводную катушку 4300, которая может быть сформирована из одной или более пар нанопроводных контуров 4100 согласно различным вариантам реализации изобретения. Как проиллюстрировано на фигуре 43-A, нанопроводная катушка 4300 образована из двух пар нанопроводных контуров: первой пары, включающей в себя нанопроводной контур 4100P и нанопроводной контур 4100Q; и второй пары, включающей в себя нанопроводной контур 4100R и нанопроводной контур 4100S. Хотя она проиллюстрирована на фигуре 43-A как включающая в себя две пары нанопроводных контуров 4100, в различных вариантах реализации изобретения может быть использовано любое число пар. Кроме того, в некоторых вариантах реализации изобретения нанопроводная катушка 4300 может включать в себя один нанопроводной контур 4100 в дополнение к одной или более пар нанопроводных контуров 4100, как будет понятно. Нанопроводные контуры 4100 в каждой паре нанопроводных контуров 4100 соединяются друг с другом, (например, соединителем 4210) таким образом, что они проводят ток в отличающемся друг от друга направлении. Например, как проиллюстрировано на фигуре 43-A, нанопроводной контур 4100P проводит ток в направлении, отличающемся от направления нанопроводного контура 4100Q (т.е. один может проводить ток по часовой стрелке, в то время как другой проводит ток против часовой стрелки). То же самое справедливо для нанопроводного контура 4100R и нанопроводного контура 4100S. Нанопроводная катушка 4300 может использоваться для множества вариантов применения, как будет понятно, и может быть сформирована во множестве геометрических форм и размеров, например, в зависимости от таких вариантов применения.

[00264] Фигура 44-A иллюстрирует нанопроводную катушку 4400, которая может быть сформирована из одного или более концентрических нанопроводных контуров 4100 согласно различным вариантам реализации изобретения. Как проиллюстрировано на фигуре 44-A, нанопроводная катушка 4400 образована из пяти нанопроводных контуров 4100, включающих в себя нанопроводной контур 4100J, нанопроводной контур 4100K, нанопроводной контур 4100-L, нанопроводной контур 4100M и нанопроводной контур N. Хотя она проиллюстрирована на фигуре 44-A как включающая в себя пять нанопроводных контуров 4100, в различных вариантах реализации изобретения может быть использовано любое число нанопроводных контуров 4100. Как проиллюстрировано на фигуре 44-A, нанопроводные контуры 4100 являются концентрическими друг другу, и последовательные нанопроводные контуры 4100 уменьшаются в размере. Например, нанопроводной контур 4100K входит в нанопроводной контур 4100J и меньше него. Аналогично, нанопроводной контур 4100L входит в нанопроводной контур 4100K и меньше него; нанопроводной контур 4100M входит в нанопроводной контур 4100L и меньше него; и нанопроводной контур 4100N входит в нанопроводной контур 4100M и меньше него. Как проиллюстрировано на фигуре 44-A, нанопроводные контуры 4100 соединяются друг с другом с образованием, например, ʺспиральнойʺ нанопроводной катушки 4400. Нанопроводная катушка 4400 может использоваться для множества вариантов применения, как будет понятно, и может быть сформирована во множестве геометрических форм и размеров. В то время как нанопроводная катушка 4200 и нанопроводная катушка 4300 могут рассматриваться как трехмерные по своему характеру (т.е. нанопроводные контуры 4100 в каждой из них ʺукладываются стопкойʺ друг на друге), нанопроводная катушка 4400 может рассматриваться как двумерная по своему характеру (т.е. без укладки стопкой нанопроводных контуров 4100).

[00265] Фигуры 45A-A и 45B-A иллюстрируют различные нанопроводные преобразователи 4500, согласно различным вариантам реализации изобретения, которые могут быть использованы для того, чтобы преобразовывать энергию из одной формы энергии в другую форму энергии. Например, нанопроводной преобразователь 4500A, включающий в себя по меньшей мере два нанопроводных сегмента 4110, выполненные в виде диполя, может быть использован для того, чтобы преобразовывать электромагнитное излучение в переменное напряжение (например, Vrms), возникающее на его контактных выводах. В этом режиме нанопроводной преобразователь 4500A может рассматриваться как приемник (т.е. принимающий электромагнитное излучение или иным образом откликающийся или реагирующий на него). Наоборот, нанопроводной преобразователь 4500A может быть использован для того, чтобы преобразовывать переменное напряжение, возникающее на его контактных выводах, в электромагнитное излучение. В этом режиме нанопроводной преобразователь 4500A может рассматриваться как передатчик (т.е. передающий или иным образом распространяющий электромагнитное излучение).

[00266] В качестве другого примера, нанопроводной преобразователь 4500B, включающий в себя нанопроводной контур 4100 (и который также может считаться нанопроводной катушкой 4100), может быть использован для того, чтобы воспринимать изменяющийся ток, переносимый в проводнике 4510. Более конкретно, переносимый проводником 4510 ток генерирует электромагнитное поле, которое, в свою очередь, дает ток через контактные выводы нанопроводного преобразователя 4500B согласно известным принципам физики. Наоборот, изменяющийся ток, приложенный к контактным выводам нанопроводного преобразователя 4500B, может быть использован для того, чтобы наводить ток в проводнике 4510. Изменяющийся ток через контактные выводы нанопроводного преобразователя 4500B наводит электромагнитное поле, которое, в свою очередь, наводит ток в проводнике 4510.

[00267] В качестве еще одного дополнительного примера, нанопроводной преобразователь 4500C, включающий в себя нанопроводную катушку 4200, может быть использован для того, чтобы воспринимать изменяющийся ток, переносимый в проводнике 4510. Более конкретно, переносимый проводником 4510 ток генерирует электромагнитное поле, которое, в свою очередь, дает ток через контактные выводы нанопроводного преобразователя 4500C согласно известным принципам физики. Наоборот, изменяющийся ток, приложенный к контактным выводам нанопроводного преобразователя 4500C, может быть использован для того, чтобы наводить ток в проводнике 4510. С другой стороны, изменяющийся ток через контактные выводы нанопроводного преобразователя 4500C наводит электромагнитное поле в петлях нанопроводного преобразователя 4500C, которое, в свою очередь, наводит ток в проводнике 4510.

[00268] В качестве еще одного дополнительного примера, нанопроводной преобразователь 4500D, включающий в себя нанопроводную катушку 4400, может быть использован для того, чтобы воспринимать изменяющийся ток, переносимый в проводнике 4510. Более конкретно, переносимый проводником 4510 ток генерирует электромагнитное поле, которое, в свою очередь, дает ток через контактные выводы нанопроводного преобразователя 4500D согласно известным принципам физики. Наоборот, изменяющийся ток, приложенный к контактным выводам нанопроводного преобразователя 4500D, может быть использован для того, чтобы наводить ток в проводнике 4510. С другой стороны, изменяющийся ток через контактные выводы нанопроводного преобразователя 4500D наводит электромагнитное поле в петлях нанопроводного преобразователя 4500C, которое, в свою очередь, наводит ток в проводнике 4510.

[00269] Как будет понятно, проводник 4510 не является обязательным в различных вариантах реализации изобретения, поясненных выше со ссылкой на фигуру 45-A. Фактически, любое изменяющееся электромагнитное поле, присутствующее в ʺпетле(ях)ʺ нанопроводного преобразователя 4500, будь то из проводника 4510 или из другого места, создает ток через контактные выводы нанопроводного преобразователя 4500. Аналогично, изменяющийся ток через контактные выводы нанопроводного преобразователя 4500 создает электромагнитное поле в петлях нанопроводного преобразователя 4500. Как будет также понятно, вышеназванное ʺизменяющееся электромагнитное полеʺ может возникать в результате изменения поля в петле(ях) нанопроводного преобразователя 4500, изменения положения нанопроводного преобразователя 4500 относительно поля, изменения положения нанопроводного преобразователя 4500 относительно проводника 4510 и/или изменения переносимого проводником 4510 тока, что также следует принимать во внимание.

[00270] В некоторых вариантах реализации нанопровод, который включает в себя модифицированные ЧНС-материалы, может быть описан следующим образом:

[00271] Нанопровод, содержащий модифицированный ЧНС-материал.

[00272] Нанопровод, содержащий множество слоев модифицированного ЧНС-материала, причем каждый из множества слоев ЧНС-материала отделен от другого из множества слоев буфером или материалом подложки.

[00273] Электрическая система, содержащая: первый нанопровод, содержащий модифицированный ЧНС-материал; и второй нанопровод, содержащий не-ЧНС-материал, при этом первый нанопровод электрически связан со вторым нанопроводом.

[00274] ЧНС-нанопровод, содержащий: ЧНС-материал, имеющий три размерных параметра, включая длину, ширину и глубину, при этом по меньшей мере один из размерных параметров меньше порогового значения, так что ЧНС-нанопровод не демонстрирует по меньшей мере одно явление сверхпроводимости при работе с чрезвычайно низким сопротивлением.

[00275] ЧНС-нанопровод, содержащий: ЧНС-материал, имеющий три размерных параметра, включая длину, ширину и глубину; и модифицирующий материал, расположенный на надлежащей поверхности ЧНС-материала, при этом по меньшей мере один из размерных параметров меньше порогового значения, так что ЧНС-нанопровод не демонстрирует по меньшей мере одно явление сверхпроводимости при работе с чрезвычайно низким сопротивлением.

[00276] ЧНС-нанопроводной контур, содержащий: по меньшей мере один сегмент ЧНС-нанопровода, причем каждый сегмент ЧНС-нанопровода содержит: ЧНС-материал, имеющий три размерных параметра, включая длину, ширину и глубину, при этом по меньшей мере один из размерных параметров меньше порогового значения, так что сегмент ЧНС-нанопровода не демонстрирует по меньшей мере одно явление сверхпроводимости при работе с чрезвычайно низким сопротивлением.

[00277] ЧНС-нанопроводной контур, содержащий: множество сегментов ЧНС-нанопровода, причем каждый из множества сегментов ЧНС-нанопровода содержит ЧНС-материал, имеющий три размерных параметра, включая длину, ширину и глубину, модифицирующий материал, расположенный на надлежащей поверхности ЧНС-материала, при этом по меньшей мере один из размерных параметров меньше порогового значения, так что сегмент ЧНС-нанопровода не демонстрирует по меньшей мере одно явление сверхпроводимости при работе с чрезвычайно низким сопротивлением.

[00278] ЧНС-нанопроводная катушка, содержащая: по меньшей мере один ЧНС-нанопроводной контур, причем каждый из упомянутого по меньшей мере одного ЧНС-нанопроводного контура содержит множество сегментов ЧНС-нанопровода, причем каждый из множества сегментов ЧНС-нанопровода соединен с по меньшей мере одним другим из множества сегментов ЧНС-нанопровода, практически образуя многоугольник, причем каждый из упомянутого по меньшей мере одного сегмента ЧНС-нанопровода содержит: ЧНС-материал, имеющий три размерных параметра, включая длину, ширину и глубину, при этом по меньшей мере один из размерных параметров меньше порогового значения, так что сегмент ЧНС-нанопровода не демонстрирует по меньшей мере одно явление сверхпроводимости при работе с чрезвычайно низким сопротивлением.

[00279] ЧНС-нанопроводная катушка, содержащая: множество ЧНС-нанопроводных контуров, причем каждый из множества ЧНС-нанопроводных контуров содержит множество сегментов ЧНС-нанопровода, причем каждый из множества сегментов ЧНС-нанопровода соединен с по меньшей мере одним другим из множества сегментов ЧНС-нанопровода, практически образуя многоугольник, причем каждый из множества сегментов ЧНС-нанопровода содержит: ЧНС-материал, имеющий три размерных параметра, включая длину, ширину и глубину, модифицирующий материал, расположенный на надлежащей поверхности ЧНС-материала, при этом по меньшей мере один из размерных параметров меньше порогового значения, так что сегмент ЧНС-нанопровода не демонстрирует по меньшей мере одно явление сверхпроводимости при работе с чрезвычайно низким сопротивлением.

[00280] Нанопроводной преобразователь, содержащий: по меньшей мере один нанопроводной сегмент, при этом нанопроводной преобразователь либо воспринимает электромагнитное поле, либо наводит электромагнитное поле.

[00281] Нанопроводной преобразователь, содержащий: по меньшей мере один нанопроводной сегмент, расположенный в электромагнитном поле, при этом нанопроводной преобразователь воспринимает электромагнитное поле и преобразует его в переменное напряжение.

[00282] Нанопроводной преобразователь, содержащий: по меньшей мере один нанопроводной сегмент, электрически соединенный с источником переменного напряжения, при этом нанопроводной преобразователь наводит электромагнитное поле в ответ на источник переменного напряжения.

Глава 2. Переходы Джозефсона, сформированные из ЧНС-материалов

[00283] Эта глава описания относится к фигурам 1-36 и фигурам с 37-A по 46J; соответственно, все ссылочные номера, включенные в этот раздел, относятся к элементам, находящимся на этих фигурах.

[00284] Фигуры 46A-A-46H-A иллюстрируют различные переходы 4600 Джозефсона (проиллюстрированы на фигурах как переход 4600A Джозефсона на фигуре 46A-A, переход 4600B Джозефсона на фигуре 46B-A, переход 4600C Джозефсона на фигуре 46C-A, переход 4600D Джозефсона на фигуре 46D-A, переход 4600E Джозефсона на фигуре 46E-A, переход 4600F Джозефсона на фигуре 46F-A, переход 4600G Джозефсона на фигуре 46G-A и переход 4600H Джозефсона на фигуре 46H-A) согласно одному или более вариантам реализации изобретения. Фигура 46A-A иллюстрирует переход 4600A Джозефсона, который включает в себя два ЧНС-проводника 4620, отделенные барьером 4610. В некоторых вариантах реализации изобретения каждый ЧНС-проводник 4620 содержит ЧНС-материалы, которые работают с улучшенными рабочими характеристиками в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения каждый ЧНС-проводник 4620 содержит модифицированный ЧНС-материал 1060; и в некоторых вариантах реализации изобретения каждый ЧНС-проводник 4620 содержит новые ЧНС-материалы с улучшенными рабочими характеристиками. В некоторых вариантах реализации изобретения каждый ЧНС-проводник 4620 содержит нанопроводной сегмент 4110 в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

[00285] В некоторых вариантах реализации изобретения барьер 4610 содержит изоляционный материал, расположенный между и электрически соединенный с ЧНС-проводниками 4620. В этих вариантах реализации барьер 4610 является очень тонким, типично 30 ангстремов или меньше, как будет понятно. В некоторых вариантах реализации изобретения барьер 4610 содержит проводящий материал, такой как проводящий металл, расположенный между ЧНС-проводниками 4620. В некоторых вариантах реализации изобретения барьер 4610 содержит проводящий материал, такой как ферромагнитный металл, расположенный между ЧНС-проводниками 4620. В этих вариантах реализации барьер 4610 может быть толще, чем с изолирующими материалами, типично толщиной в несколько микронов, как будет понятно. В некоторых вариантах реализации изобретения барьер 4610 содержит полупроводящий материал, такой как проводящий металл, расположенный между ЧНС-проводниками 4620. В некоторых вариантах реализации изобретения барьер 4610 содержит другие материалы, такие как, но не ограничиваясь ими, ЧНС-материал, отличающийся от материала ЧНС-проводников 4620 (т.е. отличающийся в том смысле, что он может иметь другой химический состав, другую кристаллическую структуру, другую ориентацию кристаллической структуры, другую фазу, другую границу зерна, другой критический ток, другую критическую температуру или иное отличие). В некоторых вариантах реализации изобретения барьер 4610 содержит ЧНС-материал, идентичный ЧНС-материалу ЧНС-проводников 4620, но отличающийся в смысле одного или более механических аспектов (т.е. толщины ЧНС-материала, отличающейся от толщины ЧНС-проводников 4620, ширины ЧНС-материала, отличающейся от ширины ЧНС-проводников 4620, или другого механического отличия). В некоторых вариантах реализации барьер 4610 содержит частичный или полный зазор, сформированный между ЧНС-проводниками 4620. В этих вариантах реализации барьер 4610 может содержать зазор, заполненный воздухом или другим газом. В некоторых вариантах реализации изобретения, где ЧНС-проводники 4620 содержат модифицированный ЧНС-материал 1020, барьер 4610 может содержать немодифицированный ЧНС-материал 360.

[00286] Общие типы традиционных переходов Джозефсона включают в себя: переход ʺсверхпроводник-изолятор-сверхпроводникʺ (ʺSISʺ); переход ʺсверхпроводник-нормальный проводник-сверхпроводникʺ (ʺSNSʺ); переход ʺсверхпроводник-ферромагнитный металл-сверхпроводникʺ (ʺSFSʺ); переход ʺсверхпроводник-изолятор-нормальный проводник-изолятор-сверхпроводникʺ (ʺSINISʺ); переход ʺсверхпроводник-изолятор-нормальный проводник-сверхпроводникʺ (ʺSINSʺ); переход ʺсверхпроводник-сужение-сверхпроводникʺ (ʺSCSʺ); и другие. Фигура 46I-A иллюстрирует различные примеры этих переходов Джозефсона, включая, но не ограничиваясь ими (слева направо, сверху вниз): туннельный переход (SIS); точечный контакт; мостик Дайема (SCS); слоеный переход; мостик переменной толщины; и ионно-имплантированный мостик. Фигура 46J-A иллюстрирует различные другие примеры переходов Джозефсона, включая, но не ограничиваясь ими (слева направо, сверху вниз): ступенчато-краевой SNS-переход; ступенчато-краевой зернограничный переход; пилообразно-краевой переход; и бикристаллический зернограничный переход. Согласно различным вариантам реализации изобретения любой из этих вышеуказанных типов переходов Джозефсона может быть выполнен с использованием улучшенных ЧНС-материалов, таких как ЧНС-материалы, поясненные выше, вместо сверхпроводящего материала традиционных переходов Джозефсона.

[00287] Вообще говоря, переходы 4600 Джозефсона демонстрируют так называемый эффект Джозефсона, при котором ток, протекающий в ЧНС-состоянии через ЧНС-проводники 4620, также имеет возможность протекать через переход между ЧНС-проводниками 4620 в состоянии с чрезвычайно низким сопротивлением, при этом переход может содержать, например, барьер 4610. Ток, который протекает через барьер 4610, называется током Джозефсона. До тех пор, пока он не достигнет критического тока, ток Джозефсона может протекать через барьер 4610 с чрезвычайно низким сопротивлением. Тем не менее, когда критический ток барьера 4610 превышается, возникает напряжение на барьере 4610, которое, в свою очередь, далее уменьшает критический ток, тем самым создавая большее напряжение на барьере 4610. Эффект Джозефсона может быть использован с переходами 4600 Джозефсона в различных цепях, как будет понятно.

[00288] Фигура 46A-A иллюстрирует различные варианты реализации переходов 4600A Джозефсона в ʺконфигурации проводʺ, которые включают, но не ограничиваясь ими, проводники из массивного материала, провода, нанопровода, дорожки и другие конфигурации, как будет понятно.

[00289] Фигура 46B-A иллюстрирует переход 4600B Джозефсона в ʺконфигурации фольгаʺ или ʺконфигурации пластинаʺ, которые включают, но не ограничиваясь ими, пластины из массивного материала, фольг или другие слоистые конфигурации, как будет понятно, в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. Переход 4600B Джозефсона может быть использован, например, чтобы детектировать фотоны, падающие на один из ЧНС-проводников 4620. Существуют другие варианты использования перехода 4600B Джозефсона, как будет понятно.

[00290] Фигура 46C-A и фигура 46D-A иллюстрируют переходы 4600 Джозефсона в так называемой ʺконфигурации проводаʺ. Фигура 46C-A иллюстрирует переход 4600C Джозефсона, который содержит ЧНС-проводники 4620, которые включают в себя модифицированный ЧНС-материал, который имеет улучшенные рабочие характеристики в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. Как проиллюстрировано на фигуре 46C-A, в некоторых вариантах реализации изобретения каждый ЧНС-проводник 4620 перехода 4600C Джозефсона включает в себя модифицированный ЧНС-материал, содержащий модифицирующий материал 2720, наслоенный на ЧНС-материал 3110. В некоторой реализации изобретения модифицированный ЧНС-материал может наслаиваться на подложку 2420 (т.е. ЧНС-материал наслаивается на подложку 2420). ЧНС-проводники 4620 могут содержать другие формы модифицированного ЧНС-материала, как будет понятно. Как проиллюстрировано, барьер 4610 располагается между и электрически соединяется с ЧНС-проводниками 4620.

[00291] Фигура 46D-A иллюстрирует переход 4600D Джозефсона, который содержит ЧНС-проводники 4620, которые включают в себя модифицированный ЧНС-материал, который имеет улучшенные рабочие характеристики в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. Как проиллюстрировано на фигуре 46D-A, в некоторых вариантах реализации изобретения каждый ЧНС-проводник 4620 перехода 4600D Джозефсона включает в себя модифицированный ЧНС-материал, содержащий модифицирующий материал 2720, наслоенный на ЧНС-материал 3110. В некоторой реализации изобретения модифицированный ЧНС-материал может наслаиваться на подложку 2420 (т.е. ЧНС-материал наслаивается на подложку 2420). ЧНС-проводники 4620 могут содержать другие формы модифицированного ЧНС-материала, как будет понятно. Как проиллюстрировано, барьер 4610 располагается между и электрически соединяется с ЧНС-проводниками 4620, а более конкретно, барьер 4610 располагается между слоями ЧНС-материала 3110 и под сплошным слоем модифицирующего материала 2720. Переход 4600D Джозефсона может быть желателен, например, с точки зрения изготовления по сравнению с переходом 4600C Джозефсона, как будет понятно. В некоторых вариантах реализации изобретения, таких как, но не ограничиваясь ими, варианты реализации, проиллюстрированные на фигуре 46C-A и фигуре 46D-A, барьер 4610 может содержать модифицирующий материал 2720.

[00292] Фигура 46E-A иллюстрирует переход 4600E Джозефсона, который содержит ЧНС-проводники 4620, которые включают в себя модифицированный ЧНС-материал, который имеет улучшенные рабочие характеристики в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. Как проиллюстрировано на фигуре 46E-A, в некоторых вариантах реализации изобретения каждый ЧНС-проводник 4620 перехода 4600E Джозефсона включает в себя модифицированный ЧНС-материал, содержащий модифицирующий материал 2720, наслоенный на ЧНС-материал 3110. Как проиллюстрировано на фигуре 46E-A, барьер 4610 образован разрывом (например, зазором) в слое модифицирующего материала 2720 поверх сплошного слоя ЧНС-материала 3110. Такой зазор в слое модифицирующего материала 2720 может быть сформирован посредством множества методов обработки, включая травление, фрезерование, теневое маскирование или другие методы обработки, как будет понятно. Переход 4600E Джозефсона затем формируют из двух ЧНС-проводников 4620, содержащих модифицированный ЧНС-материал (например, слой модифицирующего материала 2720 поверх слоя ЧНС-материала 3110), разделенных барьером 4610, содержащим слой ЧНС-материала 3110 без модифицирующего материала 2720 (т.е. слой немодифицированного ЧНС-материала 3110). Переход 4600E Джозефсона может быть желателен, например, с точки зрения изготовления по сравнению с другими переходами Джозефсона, как будет понятно.

[00293] Фигура 46F-A иллюстрирует переход 4600F Джозефсона, который содержит ЧНС-проводники 4620, которые включают в себя модифицированный ЧНС-материал, который имеет улучшенные рабочие характеристики в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. Как проиллюстрировано на фигуре 46F-A, в некоторых вариантах реализации изобретения каждый ЧНС-проводник 4620 перехода 4600F Джозефсона включает в себя модифицированный ЧНС-материал, содержащий модифицирующий материал 2720, наслоенный на ЧНС-материал 3110. Аналогично переходу 4600E Джозефсона, барьер 4610 перехода 4600F Джозефсона образован зазором в слое модифицирующего материала 2720 поверх сплошного слоя ЧНС-материала 3110. Как результат, переход 4600F Джозефсона также сформирован из двух ЧНС-проводников 4620, содержащих модифицированный ЧНС-материал, разделенных барьером 4610, содержащим немодифицированный ЧНС-материал 3110. В некоторых вариантах реализации изобретения слой изолирующего или буферного материала 4630 может наслаиваться поверх модифицирующего материала 2720, и как проиллюстрировано на фигуре 46F-A, такой материал 4630 может заполнять зазор в слое модифицирующего материала 2720, тем самым обеспечивая дополнительный аспект барьеру 4610.

[00294] Фигура 46G-A иллюстрирует переход 4600G Джозефсона, который содержит ЧНС-проводники 4620, которые включают в себя модифицированный ЧНС-материал, который имеет улучшенные рабочие характеристики в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. Как проиллюстрировано на фигуре 46G-A, в некоторых вариантах реализации изобретения каждый ЧНС-проводник 4620 перехода 4600G Джозефсона включает в себя модифицированный ЧНС-материал, содержащий модифицирующий материал 2720, наслоенный на ЧНС-материал 3110. Аналогично переходам 4600E и 4600F Джозефсона, барьер 4610 перехода 4600G Джозефсона образован зазором в слое модифицирующего материала 2720 поверх слоя ЧНС-материала 3110. Помимо этого, барьер 4610 перехода 4600G Джозефсона также включает в себя частичный зазор (т.е. механическое сужение по глубине или толщине) в слое ЧНС-материала 3110. Например, методы обработки, используемые для того, чтобы создавать зазор в слое модифицирующего материала 2720, могут, преднамеренно или непреднамеренно, создавать частичный зазор в базовом слое ЧНС-материала 3110. Как результат, переход 4600G Джозефсона сформирован из двух ЧНС-проводников 4620, содержащих модифицированный ЧНС-материал, разделенных барьером 4610, содержащим немодифицированный ЧНС-материал 3110, с дополнительным механическим сужением. В некоторых вариантах реализации изобретения слой изолирующего или буферного материала 4630 может наслаиваться поверх модифицирующего материала 2720, и как проиллюстрировано на фигуре 46G-A, такой материал 4630 может заполнять зазор в слое модифицирующего материала 2720, а также частичный зазор в слое ЧНС-материала 3110, тем самым обеспечивая дополнительный аспект барьеру 4610.

[00295] Фигура 46H-A иллюстрирует переход 4600H Джозефсона, который содержит ЧНС-проводники 4620, которые включают в себя модифицированный ЧНС-материал, который имеет улучшенные рабочие характеристики в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. Как проиллюстрировано на фигуре 46H-A, в некоторых вариантах реализации изобретения каждый ЧНС-проводник 4620 перехода 4600H Джозефсона включает в себя модифицированный ЧНС-материал, содержащий модифицирующий материал 2720, наслоенный на ЧНС-материал 3110. Как описано выше, барьер 4610 перехода 4600H Джозефсона образован зазором как в слое модифицирующего материала 2720, так и в слое ЧНС-материала 3110. Как результат, переход 4600H Джозефсона сформирован из двух ЧНС-проводников 4620, содержащих модифицированный ЧНС-материал, разделенных зазором. В некоторых вариантах реализации изобретения слой изолирующего или буферного материала 4630A может наслаиваться поверх модифицирующего материала 2720, и как проиллюстрировано на фигуре 46H-A, такой материал 4630 может заполнять зазор как в слое модифицирующего материала 2720, так и в слое ЧНС-материала 3110.

[00296] В некоторых вариантах реализации изобретения множество переходов 4600 Джозефсона может быть организовано в одномерный массив последовательно соединенных переходов 4600 Джозефсона, как будет понятно. В некоторых вариантах реализации изобретения множество переходов 4600 Джозефсона может быть организовано в двумерный массив переходов Джозефсона, включающий в себя множество соединенных параллельно друг с другом одномерных массивов последовательно соединенных переходов 4600 Джозефсона, как будет понятно.

[00297] В некоторых вариантах реализации переход Джозефсона, который включает в себя модифицированные ЧНС-материалы, может быть описан следующим образом:

[00298] Переход Джозефсона, содержащий: первый ЧНС-проводник, содержащий ЧНС-материал, имеющий улучшенные рабочие характеристики; второй ЧНС-проводник, содержащий ЧНС-материал; и барьерный материал, расположенный между первым ЧНС-проводником и вторым ЧНС-проводником.

[00299] Переход Джозефсона, содержащий: первый ЧНС-проводник, содержащий ЧНС-материал, имеющий критическую температуру, большую 150 K; второй ЧНС-проводник, содержащий ЧНС-материал; и барьерный материал, расположенный между первым ЧНС-проводником и вторым ЧНС-проводником.

[00300] Цепь, содержащая: множество переходов Джозефсона, при этом каждый из множества переходов Джозефсона содержит: первый ЧНС-проводник, содержащий ЧНС-материал, имеющий критическую температуру, большую 150 K, второй ЧНС-проводник, содержащий ЧНС-материал, и барьерный материал, расположенный между первым ЧНС-проводником и вторым ЧНС-проводником.

[00301] Переход Джозефсона, содержащий: первый ЧНС-проводник, содержащий модифицированный ЧНС-материал; второй ЧНС-проводник, содержащий модифицированный ЧНС-материал; и барьерный материал, расположенный между первым ЧНС-проводником и вторым ЧНС-проводником, при этом модифицированный ЧНС-материал содержит первый слой ЧНС-материала и второй слой модифицирующего материала, связанный с ЧНС-материалом первого слоя, при этом модифицированный ЧНС-материал имеет улучшенные рабочие характеристики по сравнению с рабочими характеристиками только ЧНС-материала.

[00302] Переход Джозефсона, содержащий: первый ЧНС-проводник, содержащий модифицированный ЧНС-материал; второй ЧНС-проводник, содержащий модифицированный ЧНС-материал; и барьерный материал, расположенный между первым ЧНС-проводником и вторым ЧНС-проводником, при этом модифицированный ЧНС-материал содержит первый слой ЧНС-материала и второй слой модифицирующего материала, связанный с ЧНС-материалом первого слоя, при этом модифицированный ЧНС-материал имеет критическую температуру, большую 150 K.

[00303] Цепь, содержащая множество переходов Джозефсона, при этом каждый из множества переходов Джозефсона содержит первый ЧНС-проводник, содержащий модифицированный ЧНС-материал; второй ЧНС-проводник, содержащий модифицированный ЧНС-материал; и барьерный материал, расположенный между первым ЧНС-проводником и вторым ЧНС-проводником, при этом модифицированный ЧНС-материал содержит первый слой ЧНС-материала и второй слой модифицирующего материала, связанный с ЧНС-материалом первого слоя, при этом модифицированный ЧНС-материал имеет критическую температуру, большую 150 K.

[00304] Переход Джозефсона, содержащий: первый слой ЧНС-материала; и второй слой модифицирующего материала, связанный с первым слоем ЧНС-материала, причем второй слой имеет первую часть и вторую часть с зазором, сформированным между первой частью и второй частью и поверх первого слоя ЧНС-материала, при этом первая часть второго слоя модифицирующих материалов, связанного с первым слоем ЧНС-материала, образует первую часть модифицированного ЧНС-материала, при этом вторая часть второго слоя модифицирующих материалов, связанного с первым слоем ЧНС-материала, образует вторую часть модифицированного ЧНС-материала, и при этом зазор во втором слое модифицирующего материала обеспечивает немодифицированную часть ЧНС-материала, при этом немодифицированная часть ЧНС-материала образует барьер перехода Джозефсона, при этом модифицированный ЧНС-материал имеет улучшенные рабочие характеристики по сравнению с рабочими характеристиками только ЧНС-материала.

[00305] Переход Джозефсона, содержащий: первый слой ЧНС-материала; и второй слой модифицирующего материала, связанный с первым слоем ЧНС-материала, причем второй слой имеет первую часть и вторую часть с зазором, сформированным между первой частью и второй частью и поверх первого слоя ЧНС-материала, при этом первая часть второго слоя модифицирующих материалов, связанного с первым слоем ЧНС-материала, образует первую часть модифицированного ЧНС-материала, при этом вторая часть второго слоя модифицирующих материалов, связанного с первым слоем ЧНС-материала, образует вторую часть модифицированного ЧНС-материала, и при этом зазор во втором слое модифицирующего материала обеспечивает немодифицированную часть ЧНС-материала, при этом немодифицированная часть ЧНС-материала образует барьер перехода Джозефсона, при этом модифицированный ЧНС-материал работает в ЧНС-состоянии при температурах, больших 150 K.

[00306] Цепь, содержащая: первый слой ЧНС-материала; и второй слой модифицирующего материала, связанный с первым слоем ЧНС-материала, причем второй слой имеет множество частей модифицирующего материала с зазором, сформированным между каждой парой смежных из множества частей модифицирующего материала, при этом каждая из множества частей модифицирующего материала связана с первым слоем ЧНС-материала, образуя часть модифицированного ЧНС-материала, и при этом зазор, сформированный между каждой парой смежных из множества частей модифицирующего материала, обеспечивает немодифицированную часть ЧНС-материала, при этом немодифицированная часть ЧНС-материала образует барьер перехода Джозефсона, при этом модифицированный ЧНС-материал работает в ЧНС-состоянии при температурах, больших 150 K.

[00307] Переход Джозефсона, содержащий: первый ЧНС-провод, содержащий ЧНС-материал, имеющий критическую температуру, большую 150 K; второй ЧНС-провод, содержащий ЧНС-материал; и барьерный материал, расположенный между первым ЧНС-проводом и вторым ЧНС-проводом.

[00308] Переход Джозефсона, содержащий: первую ЧНС-фольгу, содержащую ЧНС-материал, имеющий критическую температуру, большую 150 K; вторую ЧНС-фольгу, содержащую ЧНС-материал; и барьерный материал, расположенный между первой ЧНС-фольгой и второй ЧНС-фольгой.

Глава 3. КВИД, сформированные из ЧНС-материалов

[00309] Эта глава описания относится к фигурам 1-36 и фигурам с 37-A по 53-A; соответственно, все ссылочные номера, включенные в этот раздел, относятся к элементам, находящимся на этих фигурах.

[00310] Фигура 47-A иллюстрирует ЧНС-КВИД 4700 (т.е. квантовый интерференционный датчик с ЧНС), который включает в себя ЧНС-петлю 4710 с одним ЧНС-переходом 4600 Джозефсона согласно различным вариантам реализации изобретения. Более конкретно, ЧНС-петля 4710 включает в себя ЧНС-проводник 4620, сформированный в петлю с одним барьером 4610, расположенным в ветви петли с образованием ЧНС-перехода 4600 Джозефсона. ЧНС-КВИД 4700, в общем, работает способом, аналогичным другим квантовым интерференционным датчикам, включая сверхпроводящие квантовые интерференционные датчики или ʺСКВИДыʺ. Работа и применение СКВИДов, в общем, известны. Как будет понятно, ЧНС-КВИД 4700 иногда может называться ʺКВИДом с одним переходомʺ, ʺоднопереходным КВИДомʺ или ʺРЧ-КВИДомʺ. ЧНС-КВИД 4700 образован из ЧНС-материалов, которые работают с улучшенными рабочими характеристиками в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-КВИД 4700A содержит модифицированный ЧНС-материал 1060; в некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-КВИД 4700 содержит щелевой ЧНС-материал с улучшенными рабочими характеристиками; и в некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-КВИД 4700 содержит новые ЧНС-материалы в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

[00311] Вообще говоря, ЧНС-КВИД 4700 может быть использован для того, чтобы детектировать магнитные поля, которые протекают через ЧНС-петлю 4710 (т.е. перпендикулярно внутренней области, образованной ЧНС-петлей 4710, и сквозь нее), как будет понятно. Более конкретно, ЧНС-КВИД 4700 может быть соединен с РЧ-генератором, который наводит ток в ЧНС-петле 4710. Такой РЧ-генератор, иногда также называемый схемой 5000 смещения переменным током, проиллюстрирован на фигуре 50-A. Схема 5000 смещения переменным током использует переменный ток 5020 через индуктор 5010, чтобы генерировать РЧ-поле, которое, в свою очередь, наводит ток в ЧНС-петле 4710 ЧНС-КВИДа 4700. В различных вариантах реализации изобретения ток в ЧНС-петле 4710 (которым можно управлять посредством тока 5020 через индуктор 5010) поддерживается на уровне или чуть ниже критического тока барьера 4610 перехода 4600 Джозефсона в ЧНС-КВИДе 4700. Магнитное поле, протекающее через внутреннюю область ЧНС-петли 4710, приводит к тому, что ток в ЧНС-петле 4710 превышает критический ток барьера 4610, тем самым создавая напряжение на барьере 4610, которое может детектироваться и/или измеряться, как будет понятно.

[00312] Фигура 48A-A иллюстрирует ЧНС-КВИД 4800 с двойным питанием, в общем, а более конкретно - ЧНС-КВИД 4800A с двойным питанием. ЧНС-КВИД 4800A включает в себя ЧНС-петлю 4710 с одним ЧНС-переходом 4600 Джозефсона и двумя линиями 4810 питания (иногда называемыми входной линией 4810A питания и выходной линией 4810 питания в зависимости от протекания тока через ЧНС-КВИД 4800A) согласно различным вариантам реализации изобретения. Линии 4810 питания симметрично помещены в ЧНС-петле 4710, гарантируя, что ток через каждую ветвь ЧНС-петли 4710 одинаков. По сути, ЧНС-петля 4710 иногда называется симметричной ЧНС-петлей.

[00313] ЧНС-петля 4710 ЧНС-КВИДа 4800A включает в себя ЧНС-проводник 4620, сформированный в петлю с одним барьером 4610, расположенным в ветви петли с образованием ЧНС-перехода 4600 Джозефсона. ЧНС-КВИДы 4800 могут быть сформированы из ЧНС-материалов, которые работают с улучшенными рабочими характеристиками в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-КВИД 4800 содержит модифицированный ЧНС-материал 1060; в некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-КВИД 4800 содержит щелевой ЧНС-материал с улучшенными рабочими характеристиками; и в некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-КВИД 4800 содержит новые ЧНС-материалы в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

[00314] Фигура 48B-A иллюстрирует ЧНС-КВИД 4800B с двойным питанием согласно различным вариантам реализации изобретения. ЧНС-КВИД 4800B отличается от ЧНС-КВИДа 4800A тем, что линии 4810 питания смещены от центральной оси ЧНС-петли 4710, так что линии 4810 питания располагаются ближе к ветви 4830 (которая включает в себя барьер 4610) ЧНС-петли 4710 и дальше от ветви 4820 ЧНС-петли 4710. Таким образом, как описано выше, линии 4810 питания асимметрично помещены в ЧНС-петле 4710. Хотя это не проиллюстрировано иным образом, в различных вариантах реализации изобретения линии 4810 питания могут быть смещены от центральной оси ЧНС-петли 4710, так что линии 4810 питания располагаются ближе к ветви 4820 и дальше от ветви 4830. Аналогично, в различных вариантах реализации изобретения (не проиллюстрировано иным образом) одна линия питания может быть расположена ближе к ветви 4820, в то время как другая линия питания может быть расположена ближе к ветви 4830. Местоположение линий 4810 питания в ЧНС-петле 4710 может изменять соответствующее течение тока через каждую из ветвей 4820, 4830, и, следовательно, изменять общую работу и/или чувствительность ЧНС-КВИДа 4800B, как будет понятно. По сути, ЧНС-петля 4710 ЧНС-КВИДа 4800B иногда называется асимметричной ЧНС-петлей.

[00315] Фигура 48C иллюстрирует ЧНС-КВИД 4800C с двойным питанием согласно различным вариантам реализации изобретения. ЧНС-КВИД 4800C отличается от ЧНС-КВИДа 4800A тем, что ветвь 4840 может быть более широкой, чем ветвь 4850 (которая включает в себя барьер 4610) ЧНС-петли 4710. Таким образом, как описано выше, ветви 4840, 4850 представляют другую асимметрию, которая может быть использована в ЧНС-петле 4710. Хотя это не проиллюстрировано иным образом, в различных вариантах реализации изобретения ветвь 4850 может быть более широкой, чем ветвь 4840. Ширины ветвей 4840, 4850 в ЧНС-петле 4710 могут изменять соответствующее течение тока через каждую из ветвей 4840, 4850 и, следовательно, изменять общую работу и/или чувствительность ЧНС-КВИДа 4800C, как будет понятно. По сути, ЧНС-петля 4710 ЧНС-КВИД 4800C также иногда называется асимметричной ЧНС-петлей.

[00316] Вообще говоря, ЧНС-КВИД 4800 может быть использован в качестве логики на одиночных быстрых квантах магнитного потока (от англ. ʺrapid single quantum flux (RSQF) logicʺ), которая может быть использована для того, чтобы генерировать одиночный импульс при изменении состояния потока ЧНС-КВИДа 4800A. Другими словами, ЧНС-КВИД 4800 генерирует одиночный импульс, когда изменяется поле через внутреннюю область, образованную ЧНС-петлей 4710. Импульс, сгенерированный ЧНС-КВИДом 4800, типично имеет относительно короткую ширину (длительность) импульса, как будет понятно.

[00317] Фигура 49A-A иллюстрирует ЧНС-КВИД 4900 с двойным питанием и с двумя переходами Джозефсона, в общем, а более конкретно, ЧНС-КВИД 4900A с двойным питанием и с двумя переходами Джозефсона. ЧНС-КВИД 4900A включает в себя ЧНС-петлю 4710 с двумя ЧНС-переходами 4600 Джозефсона и двумя линиями 4810 питания согласно различным вариантам реализации изобретения. Как проиллюстрировано, ЧНС-КВИД 4900 включает в себя симметричную петлю 4710. ЧНС-петля 4710 ЧНС-КВИДа 4900A включает в себя ЧНС-проводник 4620, сформированный в петлю с двумя барьерами 4610, каждый из которых расположен в ветви петли с образованием ЧНС-перехода 4600 Джозефсона. ЧНС-КВИДы 4900 могут быть сформированы из ЧНС-материалов, которые работают с улучшенными рабочими характеристиками в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-КВИД 4900 содержит модифицированный ЧНС-материал 1060; в некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-КВИД 4900 содержит щелевой ЧНС-материал с улучшенными рабочими характеристиками; и в некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-КВИД 4900A содержит новые ЧНС-материалы в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

[00318] Фигура 49B-A иллюстрирует ЧНС-КВИД 4900B с двойным питанием и с двумя переходами Джозефсона согласно различным вариантам реализации изобретения. ЧНС-КВИД 4900B включает в себя асимметричную ЧНС-петлю 4710, в которой линии 4810 питания смещены от центральной оси ЧНС-петли 4710, как пояснено выше со ссылкой на фигуру 48B-A. Хотя это не проиллюстрировано иным образом, в различных вариантах реализации изобретения линии 4810 питания могут быть смещены от центральной оси ЧНС-петли 4710, так что линии 4810 питания располагаются ближе к ветви 4820 и дальше от ветви 4830. Аналогично, в различных вариантах реализации изобретения (не проиллюстрировано иным образом) одна линия питания может быть расположена ближе к ветви 4820, в то время как другая линия питания может быть расположена ближе к ветви 4830. Местоположение линий 4810 питания в ЧНС-петле 4710 может изменять соответствующее течение тока через каждую из ветвей 4820, 4830 и, следовательно, изменять общую работу и/или чувствительность ЧНС-КВИДа 4900B, как будет понятно.

[00319] Фигура 49C-A иллюстрирует ЧНС-КВИД 4900C с двойным питанием и с двумя переходами Джозефсона согласно различным вариантам реализации изобретения. ЧНС-КВИД 4900C включает в себя асимметричную ЧНС-петлю 4710, в которой ветви 4840, 4850 выполнены с отличающимся друг от друга размером, как пояснено выше со ссылкой на фигуру 48C-A. Хотя это не проиллюстрировано иным образом, в различных вариантах реализации изобретения ветвь 4850 может быть более широкой, чем ветвь 4840. Ширины ветвей 4840, 4850 в ЧНС-петле 4710 могут изменять соответствующее течение тока через каждую из ветвей 4840, 4850 и, следовательно, изменять общую работу и/или чувствительность ЧНС-КВИДа 4900C, как будет понятно.

[00320] Хотя ЧНС-КВИДы 4900A на фигурах 49A-A-49C-A проиллюстрированы как имеющие два перехода 4600 Джозефсона, ЧНС-КВИДы 4900A могут содержать три или более перехода 4600 Джозефсона, как будет понятно. Вообще говоря, такие ЧНС-КВИДы 4900 могут рассматриваться как параллельные массивы переходов 4600 Джозефсона, взаимно соединенные с ЧНС-сегментами 5320 (как будет подробнее описано ниже со ссылкой на фигуру 53-A).

[00321] Вообще говоря, ЧНС-КВИД 4900 может быть использован для того, чтобы детектировать магнитные поля, которые протекают через внутреннюю область, образованную ЧНС-петлей 4710, как будет понятно. Более конкретно, ЧНС-КВИД 4900 может быть использован в схеме 5100A смещения постоянным током, как проиллюстрировано на фигуре 51-A. Схема 5100 смещения постоянным током использует постоянный ток 5120, обеспечивая ток смещения через каждую из ветвей ЧНС-петли 4710 ЧНС-КВИДа 4900. В этой конфигурации ЧНС-КВИД 4900 иногда называется постояннотоковым КВИДом 4900. В различных вариантах реализации изобретения токи смещения через ветви в ЧНС-петле 4710 поддерживаются на уровне или чуть ниже критического тока барьеров 4610A переходов 4600 Джозефсона в ЧНС-КВИДе 4900. Магнитное поле, протекающее через внутреннюю область, образованную ЧНС-петлей 4710, приводит к тому, что ток в ЧНС-петле 4710 превышает критический ток барьера 4610A, тем самым создавая напряжение на барьерах 4610, которое может детектироваться и/или измеряться, как будет понятно. ЧНС-КВИДы 4900 являются в целом более чувствительными к магнитным полям, чем, например, ЧНС-КВИДы 4700, как будет понятно.

[00322] Далее описывается конструкция ЧНС-КВИДа 4900 в соответствии с различными вариантами реализации изобретения со ссылкой на фигуру 53-A. Как будет понятно, нижеприведенное описание может применяться к различным вариантам реализации ЧНС-КВИДов 4700, 4800. Как проиллюстрировано на фигуре 53-A, ЧНС-КВИД 4900 может состоять из множества ЧНС-сегментов 5320. Каждый ЧНС-сегмент 5320 может иметь структуру, аналогичную структуре нанопроводного сегмента 4110. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-сегменты 5320 могут иметь размеры большие, а во многих случаях - значительно большие, чем размеры нанопроводных сегментов 4110. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-сегменты 5320 содержат нанопроводные сегменты 4110. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-сегменты 5320 содержат ЧНС-материал, такой как описанные выше.

[00323] В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-КВИД 4900 может содержать линии 4810 питания, сформированные из ЧНС-материала, такого как описанные выше. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-КВИД 4900 может содержать линии 4810 питания, сформированные из материала, отличающегося от ЧНС-материала. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-КВИД 4900 может содержать линии 4810 питания, сформированные из проводящего материала. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-КВИД 4900 может содержать линии 4810 питания, сформированные из проводящего металла. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-КВИД 4900 может содержать одну линию 4810 питания, сформированную из одного материала, и другую линию 4810A питания, сформированную из другого материала.

[00324] В некоторых вариантах реализации изобретения различные поверхности 5310 раздела (проиллюстрированы в виде поверхности 5310A раздела, поверхности 5310B раздела и поверхности 5310C раздела) между ЧНС-сегментами 5320 могут быть использованы с тем, чтобы формировать ЧНС-петлю 4710, как будет понятно. (Как будет понятно, не все поверхности 5310 раздела в ЧНС-петле 4710 проиллюстрированы для удобства). Согласно различным вариантам реализации изобретения поверхности 5310 раздела представляют собой переход между ориентацией кристаллической структуры одного ЧНС-сегмента 5320 и ориентацией другого ЧНС-сегмента 5320.

[00325] ЧНС-КВИДы 4700, 4800, 4900 (далее упоминаются взаимозаменяемо как ЧНС-КВИДы) зачастую находят свое применение во множестве схем (цепей) и/или приложений. Например, как ЧНС-КВИДы 4700, так и ЧНС-КВИДы 4900 могут быть использованы для того, чтобы формировать очень чувствительные магнитометры (такие как проиллюстрированные на фигуре 52A-A и поясненные ниже). В зависимости от сложности используемых схем смещения, усиления и обратной связи (не проиллюстрированы иным образом), как будет понятно, могут быть сформированы магнитометры, которые детектируют магнитные поля, способные детектировать порядка одной десятимиллионной (10-10) от магнитного поля Земли.

[00326] Фигуры 52A-A-52C-A иллюстрируют различные градиентометры 5200 согласно различным вариантам реализации изобретения. Вообще говоря, градиентометры 5200 являются измерительными приборами, способными измерять изменения или градиенты в магнитных полях. Фигура 52A-A иллюстрирует градиентометр 5200A (также называемый магнитометром 5200A), который использует ЧНС-КВИД 4700, 4900, чтобы измерять магнитное поле через петлю петлевой схемы 5210A, как будет понятно. Как будет понятно, ЧНС-КВИД 4700, 4900 может быть магнитно экранирован.

[00327] Фигура 52B-A иллюстрирует градиентометр 5200B, который использует ЧНС-КВИД 4700, чтобы измерять первую производную магнитного поля через петли петлевой схемы 5210B, как будет понятно. Более конкретно, две петли петлевой схемы 5210B выполнены равными по размеру, параллельными друг другу и навитых в противоположных направлениях, так что токи, наведенные в каждой петле, гасят друг друга в присутствии однородного поля. При такой конфигурации петли петлевой схемы 5210B улавливают различие между петлями, которое будет присутствовать в изменяющемся поле.

[00328] Фигура 52C-A иллюстрирует градиентометр 5200C, который использует ЧНС-КВИД 4700, чтобы измерять вторую производную магнитного поля через петли петлевой схемы 5210C, как будет понятно. Более конкретно, четыре петли петлевой схемы 5210C выполнены равными по размеру, параллельными друг другу и навитыми так, как проиллюстрировано, так что токи, наведенные в каждой петле, гасят друг друга в присутствии равномерно изменяющегося поля. При такой конфигурации петли петлевой схемы 5210B улавливают скорость изменения поля через петли.

[00329] Фигура 53-A подробнее иллюстрирует примерный ЧНС-КВИД 5300 согласно различным вариантам реализации изобретения. Как проиллюстрировано, ЧНС-КВИД 5300 может состоять из множества ЧНС-сегментов 5320, соединенных вместе на примерных пересечениях 5310 (проиллюстрированы на фигуре 53-A в виде потенциального пересечения 5310A, потенциального пересечения 5310B или потенциального пересечения 5310C). Например, два ЧНС-сегмента 5320 могут образовывать пересечение 5310 через одно из потенциальных пересечений 5310A, 5310B или 5310C. В некоторых вариантах реализации изобретения потенциальные пересечения 5310A и 5310C образуют перпендикулярные пересечения между двумя ЧНС-сегментами 5320; тогда как потенциальное пересечение 5310B образует 45%-ые пересечения между двумя ЧНС-сегментами 5320; возможны и другие потенциальные пересечения, как будет понятно. Как проиллюстрировано, один или более барьеров 4610 (на фигуре 53-A проиллюстрированы два) расположены между двумя ЧНС-сегментами 5320 с образованием переходов 4600 Джозефсона. Как также проиллюстрировано, множество ЧНС-сегментов 5320 образуют петлю 4710, причем петля имеет по меньшей мере один барьер 4610, расположенный между двумя из множества ЧНС-сегментов 5320.

[00330] В некоторых вариантах реализации изобретения два или более ЧНС-КВИДа могут быть соединены между собой параллельно. В некоторых вариантах реализации изобретения два или более ЧНС-КВИДа могут быть соединены между собой последовательно. В некоторых вариантах реализации изобретения два или более ЧНС-КВИД могут быть соединены между собой последовательно, а также соединены параллельно с по меньшей мере одним другим ЧНС-КВИДом. В некоторых вариантах реализации изобретения может быть сформирована матрица N на M ЧНС-КВИДов на поверхности (плоской или иной) в качестве матрицы датчиков, способной осуществлять восприятие, измерение и/или определение местонахождения различных полей в матрице N на M. В некоторых вариантах реализации изобретения может быть сформирована решетка N на M на L ЧНС-КВИДов в качестве решетки датчиков, способной осуществлять восприятие, измерение и/или определение местонахождения различных полей в объеме решетки N на M на L. Могут быть сформированы различные другие конфигурации ЧНС-КВИДов, как будет понятно.

[00331] Вследствие их чувствительности ЧНС-КВИДы могут быть использованы для того, чтобы измерять реактивную проводимость материалов, неразрушающе оценивать дефекты в металлах, для проведения геофизических исследований, для микроскопических магнитных наблюдений и для биологических измерений. Улучшенные рабочие характеристики ЧНС-материалов, используемых ЧНС-КВИДами различных вариантов реализации изобретения, открывают широкое применение таких ЧНС-КВИДов в области медицинской и психической диагностики и других приложениях, где измеренный образец должен поддерживаться значительно выше криогенных температур.

[00332] В некоторых вариантах реализации КВИД, который включает в себя модифицированные ЧНС-материалы, может быть описан следующим образом:

[00333] ЧНС-КВИД, содержащий: ЧНС-петлю, содержащую ЧНС-материал, имеющий улучшенные рабочие характеристики, и переход Джозефсона.

[00334] ЧНС-КВИД, содержащий: ЧНС-петлю, содержащую ЧНС-материал, имеющий критическую температуру, большую 150 K, и барьерный материал, при этом ЧНС-материал и барьерный материал образуют по меньшей мере один переход Джозефсона в ЧНС-петле.

[00335] ЧНС-КВИД, содержащий: множество ЧНС-сегментов, размещенных с образованием ЧНС-петли, причем ЧНС-сегменты сформированы из ЧНС-материала, имеющего критическую температуру, большую 150 K; и барьер, расположенный между двумя из ЧНС-сегментов с образованием перехода Джозефсона в ЧНС-петле.

[00336] ЧНС-КВИД, содержащий: ЧНС-петлю, содержащую модифицированный ЧНС-материал и переход Джозефсона, при этом модифицированный ЧНС-материал содержит первый слой ЧНС-материала и второй слой модифицирующего материала, связанный с ЧНС-материалом первого слоя, при этом модифицированный ЧНС-материал имеет улучшенные рабочие характеристики по сравнению с рабочими характеристиками только ЧНС-материала.

[00337] ЧНС-КВИД, содержащий: ЧНС-петлю, содержащую модифицированный ЧНС-материал, имеющий критическую температуру, большую 150 K, и барьерный материал, при этом ЧНС-материал и барьерный материал образуют по меньшей мере один переход Джозефсона в ЧНС-петле, при этом модифицированный ЧНС-материал содержит первый слой ЧНС-материала и второй слой модифицирующего материала, связанный с ЧНС-материалом первого слоя.

[00338] ЧНС-КВИД, содержащий: множество ЧНС-сегментов, размещенных с образованием ЧНС-петли, причем ЧНС-сегменты сформированы из модифицированного ЧНС-материала, при этом модифицированный ЧНС-материал содержит первый слой ЧНС-материала и второй слой модифицирующего материала, связанный с ЧНС-материалом первого слоя, при этом модифицированный ЧНС-материал имеет улучшенные рабочие характеристики по сравнению с рабочими характеристиками только ЧНС-материала; и барьер, расположенный между двумя из ЧНС-сегментов с образованием перехода Джозефсона в ЧНС-петле.

[00339] Асимметричный ЧНС-КВИД, содержащий: ЧНС-петлю, содержащую ЧНС-материал и переход Джозефсона, при этом ЧНС-материал имеет улучшенные рабочие характеристики, в котором ЧНС-петля имеет первую ветвь и вторую ветвь, при этом первая ветвь переносит больший ток, чем вторая ветвь.

[00340] Цепь, содержащая: ЧНС-КВИД, содержащий ЧНС-петлю, содержащую модифицированный ЧНС-материал и переход Джозефсона; и индуктор, соединенный с ЧНС-КВИДом, при этом переменный ток, протекающий через индуктор, наводит ток в ЧНС-петле ЧНС-КВИДа.

[00341] Цепь, содержащая: ЧНС-КВИД, содержащий ЧНС-петлю, содержащую модифицированный ЧНС-материал и переход Джозефсона, причем ЧНС-КВИД имеет по меньшей мере одну линию питания для введения тока в ЧНС-петлю; источник для подачи тока в ЧНС-КВИД через линию питания; и входную катушку, которая воспринимает воспринимаемый ток и которая наводит индуцированный ток в ЧНС-КВИДе.

[00342] Магнитометр, содержащий: ЧНС-КВИД, содержащий ЧНС-петлю, содержащую модифицированный ЧНС-материал и переход Джозефсона; индуктор; и воспринимающую петлю, соединенную с индуктором, при этом поле, протекающее через воспринимающую петлю, обеспечивает ток в индуктор, и при этом ток через индуктор наводит второй ток в ЧНС-петле ЧНС-КВИДа.

[00343] Градиентометр, содержащий: ЧНС-КВИД, содержащий ЧНС-петлю, содержащую модифицированный ЧНС-материал и переход Джозефсона; и воспринимающую цепь, содержащую: индуктор, первую петлю, соединенную с индуктором, и вторую петлю, соединенную с первой петлей и индуктором, при этом первая петля имеет размер, практически идентичный размеру второй петли, при этом первая петля является параллельной и расположенной вдоль концентрической оси второй петли, и при этом первая петля навита вокруг концентрической оси в противоположном второй петле направлении, при этом первая петля и вторая петля обеспечивают ток в индуктор, причем этот ток соответствует разности между полем, протекающим через первую петлю, и полем, протекающим через вторую петлю, и при этом ток через индуктор наводит второй ток в ЧНС-петле ЧНС-КВИДа.

[00344] Градиентометр, содержащий: ЧНС-КВИД, содержащий ЧНС-петлю, содержащую модифицированный ЧНС-материал и переход Джозефсона; и воспринимающую цепь, содержащую: индуктор, первую петлю, соединенную с индуктором, и вторую петлю, соединенную с первой петлей, третью петлю, соединенную со второй петлей, четвертую петлю, соединенную с третьей петлей и индуктором, при этом первая петля, вторая петля, третья петля и четвертая петля имеют практически идентичный размер, при этом первая петля, вторая петля, третья петля и четвертая петля являются практически параллельными друг другу, при этом первая петля, вторая петля, третья петля и четвертая петля имеют общую концентрическую ось, при этом первая петля навита вокруг концентрической оси в противоположном второй петле направлении, при этом третья петля навита вокруг концентрической оси в противоположном четвертой петле направлении, при этом первая петля, вторая петля, третья петля и четвертая петля обеспечивают ток в индуктор, причем этот ток соответствует разности между первой разностью и второй разностью, причем первая разность соответствует разности между полем, протекающим через первую петлю, и полем, протекающим через вторую петлю, и вторая разность соответствует разности между полем, протекающим через третью петлю, и полем, протекающим через четвертую петлю, и при этом ток через индуктор наводит второй ток в ЧНС-петле ЧНС-КВИДа.

[00345] Цепь, содержащая: множество ЧНС-КВИДов, соединенных последовательно друг с другом, причем каждый из множества ЧНС-КВИДов содержит ЧНС-петлю, содержащую модифицированный ЧНС-материал и переход Джозефсона.

[00346] Цепь, содержащая: множество ЧНС-КВИДов, соединенных параллельно друг с другом, причем каждый из множества ЧНС-КВИДов содержит ЧНС-петлю, содержащую модифицированный ЧНС-материал и переход Джозефсона.

[00347] Цепь, содержащая: множество последовательных массивов ЧНС-КВИДов, соединенных параллельно друг с другом, причем каждый из множества последовательных массивов ЧНС-КВИДов содержит множество ЧНС-КВИДов, соединенных последовательно друг с другом, причем каждый из множества ЧНС-КВИДов содержит ЧНС-петлю, содержащую модифицированный ЧНС-материал и переход Джозефсона.

[00348] Цепь, содержащая: множество параллельных массивов ЧНС-КВИДов, соединенных последовательно друг с другом, причем каждый из множества параллельных массивов ЧНС-КВИДов содержит множество ЧНС-КВИДов, соединенных параллельно друг с другом, причем каждый из множества ЧНС-КВИДов содержит ЧНС-петлю, содержащую модифицированный ЧНС-материал и переход Джозефсона.

[00349] Цепь, содержащая: матрицу ЧНС-КВИДов, состоящую из N строк и M столбцов ЧНС-КВИДов, причем каждый из множества ЧНС-КВИДов содержит ЧНС-петлю, содержащую модифицированный ЧНС-материал и переход Джозефсона.

[00350] Цепь, содержащая: решетку ЧНС-КВИДов, расположенную в объеме, состоящую из L матриц, состоящих из N строк и M столбцов ЧНС-КВИДов, расположенных с интервалами в каждой матрице, причем каждый из множества ЧНС-КВИДов содержит ЧНС-петлю, содержащую модифицированный ЧНС-материал и переход Джозефсона, при этом модифицированный ЧНС-материал содержит первый слой ЧНС-материала и второй слой модифицирующего материала, связанный с ЧНС-материалом первого слоя, при этом модифицированный ЧНС-материал имеет улучшенные рабочие характеристики по сравнению с рабочими характеристиками только ЧНС-материала.

Глава 4. Медицинские устройства, сформированные из ЧНС-материалов

[00351] Эта глава описания относится к фигурам 1-36 и фигурам с 37-A по 59-A; соответственно, все ссылочные номера, включенные в этот раздел, относятся к элементам, находящимся на этих фигурах.

[00352] Вследствие своей чувствительности, ЧНС-КВИДы могут быть использованы для того, чтобы измерять реактивную проводимость материалов, неразрушающе оценивать дефекты в металлах, для проведения геофизических исследований, для микроскопических магнитных наблюдений и для биологических измерений. Улучшенные рабочие характеристики ЧНС-материалов, используемых ЧНС-КВИДами различных вариантов реализации изобретения, открывают широкое применение таких ЧНС-КВИДов в области медицинской и психической диагностики и других приложениях, где измеренный образец должен поддерживаться значительно выше криогенных температур.

[00353] Фигура 54-A иллюстрирует примерную МРТ-систему 5410 согласно различным вариантам реализации изобретения. В некоторых вариантах реализации изобретения МРТ-система 5410 может управляться с пульта 5412 оператора, который может включать в себя, без ограничения, устройство 5413 ввода, панель 5414 управления и экран 5416 отображения. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство 5413 ввода может включать в себя, без ограничения, мышь, джойстик, клавиатуру, шаровой манипулятор, сенсорный экран, световую указку, средство речевого управления либо любое аналогичное или эквивалентное устройство ввода и может использоваться для интерактивных геометрических инструкций.

[00354] В некоторых вариантах реализации изобретения пульт 5412 оператора обменивается данными через линию 5418 связи с отдельной компьютерной системой 5420, которая дает возможность оператору управлять получением и отображением изображений на экране 5416 отображения. В некоторых вариантах реализации изобретения компьютерная система 5420 включает в себя ряд модулей, которые обмениваются данными друг с другом через монтажную плату 5420A. Эти модули могут включать в себя, без ограничения, модуль 5422 процессора изображений, CPU-модуль 5424 и запоминающий модуль 5426, известный в данной области техники в качестве буфера кадров для сохранения массивов данных изображений. В некоторых вариантах реализации изобретения компьютерная система 5420 связана с устройством 5428 хранения данных на дисках и накопителем 5430 на ленте для хранения данных изображений и программ.

[00355] В некоторых вариантах реализации изобретения компьютерная система 5420 обменивается данными с отдельным системным контроллером 5432 через высокоскоростную линию 5434 последовательной передачи данных. В некоторых вариантах реализации изобретения системный контроллер 5432 включает в себя набор модулей, соединенных вместе посредством монтажной платы 5432a. Эти модули могут включать в себя, без ограничения, CPU-модуль 5436A и модуль 5438A импульсного генератора, который соединяется с пультом 5412 оператора через линию 5440 последовательной передачи данных, через которую системный контроллер 5432 может принимать команды от оператора, чтобы указывать последовательность сканирования, которая должна быть выполнена. В некоторых вариантах реализации изобретения модуль 5438 импульсного генератора управляет системными компонентами, чтобы выполнять требуемую последовательность сканирования, и получает данные, которые указывают синхронизацию, интенсивность и форму полученных РЧ-импульсов, а также синхронизацию и длину окна сбора данных. Модуль 5438 импульсного генератора соединяется с набором градиентных усилителей 5442, чтобы указывать синхронизацию и форму градиентных импульсов, которые получаются во время сканирования. В некоторых вариантах реализации изобретения модуль 5438 импульсного генератора также может принимать данные о пациенте из контроллера 5444 сбора физиологических данных, который принимает сигналы от ряда различных датчиков, подключенных к пациенту, к примеру, ECG-сигналы от присоединенных к пациенту электродов. В некоторых вариантах реализации изобретения модуль 5438 импульсного генератора соединяется с схемой 5446 интерфейса помещения для сканирования, которая принимает сигналы от различных датчиков, связанные с состоянием пациента и системы магнитов. В некоторых вариантах реализации изобретения через схему 5446 интерфейса помещения для сканирования система 5448 позиционирования пациента может принимать команды, чтобы перемещать пациента в требуемое для сканирования положение. В некоторых вариантах реализации изобретения система 5448 позиционирования пациентов может управлять положением пациента таким образом, что пациент непрерывно или инкрементно поступательно перемещается во время сбора данных.

[00356] В некоторых вариантах реализации изобретения градиентные сигналы, созданные модулем 5438 импульсного генератора, подаются на градиентные усилители 5442, имеющие усилители Gx, Gy и Gz. Каждый градиентный усилитель 5442 возбуждает соответствующую физическую градиентную катушку в узле градиентных катушек, в общем обозначенном 5450, чтобы создать градиенты магнитного поля, используемые для пространственного кодирования полученных сигналов. В некоторых вариантах реализации изобретения узел 5450 градиентных катушек может являться частью узла 5452 магнитов, который включает в себя поляризационный магнит 5454 и РЧ-катушку 5456 для всего тела. В некоторых вариантах реализации изобретения модуль 5458 приемопередатчика в системном контроллере 5432 формирует импульсы, которые усиливаются РЧ-усилителем 5460, который соединен с РЧ-катушкой 5456 для всего тела посредством переключателя 5462 приема-передачи. Результирующие сигналы, испускаемые возбужденными ядрами в пациенте, могут восприниматься той же РЧ-катушкой 5456 для всего тела и передаваться через переключатель 5462 приема-передачи на предусилитель 5464. Усиленные МР-сигналы демодулируются, фильтруются и оцифровываются в секции приемника модуля 5458 приемопередатчика. Переключатель 5462 приема-передачи управляется по сигналу из модуля 5438 импульсного генератора, чтобы электрически соединять РЧ-усилитель 5460 с РЧ-катушкой 5456 для всего тела в ходе режима передачи и соединять предусилитель 5464 с РЧ-катушкой 5456 для всего тела в ходе режима приема. В некоторых вариантах реализации изобретения переключатель 5462 приема-передачи также может позволять использовать отдельную РЧ-катушку (например, поверхностную катушку) в режиме передачи или приема.

[00357] МР-сигналы, снимаемые РЧ-катушкой 5456 для всего тела, оцифровываются модулем 5458 приемопередатчика и передаются в запоминающий модуль 5466 в системном контроллере 5432. Сканирование завершается, когда получен массив необработанных данных k-пространства в запоминающем модуле 5466. Эти необработанные данные k-пространства перекомпонуются в отдельные массивы данных k-пространства для каждого подлежащего реконструированию изображения, и каждый из них вводится в процессор 5468 обработки массивов данных (ʺпроцессор массивовʺ), который выполняет преобразование Фурье этих данных в массив данных изображений. Эти данные изображений передаются через линию 5434 последовательной передачи данных в компьютерную систему 5420, где они сохраняются в запоминающем устройстве, к примеру, в устройстве 5428A хранения данных на дисках. В ответ на команды, принятые от пульта 5412 оператора, эти данные изображений могут быть заархивированы в долговременном хранилище, таком как накопитель 5430 на ленте, или они могут далее обрабатываться процессором 5422 изображений, передаваться на пульт 5412 оператора и представляться через дисплей 5416.

[00358] Различные варианты реализации изобретения включают в себя способы и системы, подходящие для использования с МРТ-системой 5410 или любой аналогичной или эквивалентной системой для получения магнитно-резонансных изображений.

[00359] Фигура 55A-A иллюстрируют примерные МРТ-магниты 5500A и 5500B, использующие различные ЧНС-материалы, включая модифицированные ЧНС-материалы, щелевые ЧНС-материалы и/или новые ЧНС-материалы, в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. Магниты 5500A и 5500B генерируют магнитное поле B0. Во время процедуры МРТ магнитное поле B0 выстраивает определенные атомы объекта (например, человеческого тела и т.д.), которые распределены во внутренних тканях тела объекта. В некоторых вариантах реализации объект может быть помещен вдоль пути, практически параллельного магнитному полю B0, так что объект помещается сквозь магниты 5500 (к примеру, в применениях МРТ с ʺзакрытымʺ туннелем). В некоторых вариантах реализации объект может быть помещен вдоль пути, практически перпендикулярного магнитному полю B0, так что объект помещается между магнитами 5500 (к примеру, в применениях МРТ с ʺоткрытымʺ туннелем).

[00360] Хотя на фигурах 55A-A, 55B-A и 55C-A проиллюстрирована пара МРТ-магнитов 5500, может быть использовано любое число магнитов, как будет понятно. Кроме того, хотя МРТ-магнит 5500 проиллюстрирован на фигуре 5500 как тороидальный, могут быть использованы другие конфигурации, как будет понятно.

[00361] Фигура 55B-A иллюстрирует поперечное сечение МРТ-магнитов 5500A и 5500B и магнитного поля B0, которое они генерируют, согласно различным вариантам реализации изобретения.

[00362] Фигура 55C-A иллюстрирует поперечное сечение части магнита 5500A согласно различным вариантам реализации изобретения. В некоторых вариантах реализации изобретения магнит 5500A может включать в себя, без ограничения, корпус 5520, ЧНС-материал 5510 и переключатель 5530, соединенный с источником питания (не проиллюстрирован на фигуре 55C-A).

[00363] В некоторых вариантах реализации изобретения обмотки ЧНС-материала 5510 выполнены вокруг корпуса 5520. В некоторых вариантах реализации изобретения корпус 5520 может включать в себя резонатор, который включает в себя обмотки ЧНС-материала 5510. В некоторых вариантах реализации изобретения корпус 5520 может вмещать или иным образом включать в себя обмотки ЧНС-материала 5510.

[00364] В некоторых вариантах реализации изобретения переключатель 5530 может быть соединен с источником питания, который подает ток в ЧНС-материал 5510, тем самым генерируя магнитное поле B0. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 5510 может быть выполнен в виде ленты или провода (проволоки). В некоторых вариантах реализации ЧНС-материал может быть выполнен в виде множества нанопроводных сегментов, таких как нанопроводной сегмент 4110. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 5510 может быть выполнен в виде нанопроводных катушек, таких как, но не ограничиваясь ими, нанопроводные катушки 4200, 4300 и/или 4400. В различных вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 5510 может содержать модифицированные ЧНС-материалы 1060, щелевые ЧНС-материалы и/или другие новые ЧНС-материалы в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

[00365] В некоторых вариантах реализации изобретения магнит 5500 работает с улучшенными рабочими характеристиками, к примеру, работает при температурах выше криогенных температур. В некоторых вариантах реализации изобретения магнит 5500 работает с улучшенными рабочими характеристиками, к примеру, работает при температурах выше 150 K. В некоторых вариантах реализации, магнит 5500 может генерировать магнитное поле B0 с плотностями магнитного потока выше по меньшей мере 1,0 Тл, 1,5 Тл, 3,0 Тл, 4,5 Тл или 6,0 Тл без криогенных охладителей.

[00366] Фигура 56-A иллюстрирует вид в поперечном сечении узла 5000 МРТ-магнитов согласно различным вариантам реализации изобретения. Хотя узел 5000 МРТ-магнитов проиллюстрирован на фигуре 50-A в виде узла магнитов с тороидальным туннелем, могут быть использованы другие конфигурации, такие как спиральная, овальная или другая форма, как будет понятно. Например, могут быть использованы открытые или портативные конфигурации МРТ с использованием магнита с ЧНС-материалами.

[00367] Согласно различным вариантам реализации изобретения узел 5600 МРТ-магнитов может включать в себя, без ограничения, ЧНС-материал 5610, корпус 5620, изолирующий слой 5630, резонатор 5640, охлаждающую головку 5650 и туннель 5660A. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 5610A может содержать модифицированный ЧНС-материал 1060, щелевой ЧНС-материал и/или новый ЧНС-материал в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 5610 может быть выполнен в виде ленты или провода. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 5610 может быть выполнен в виде нанопровода, такого как множество нанопроводных сегментов 4110. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 5610 может быть выполнен в виде нанопроводных катушек, таких как нанопроводные катушки 4200, 4300 и/или 4400.

[00368] В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 5610 расположен в резонаторе 5640 корпуса 5620. В некоторых вариантах реализации изобретения резонатор 5640 заполнен охладителем, так что магнит 5610 погружен в охладитель. В некоторых вариантах реализации изобретения охладитель может включать в себя криогенный охладитель или некриогенный охладитель. В этих вариантах реализации охлаждающая головка 5650 включает в себя конструкцию для поддержания охладителя, как будет понятно. В некоторых вариантах реализации изобретения резонатор 5640 может быть заполнен охладителем, таким как газ (например, окружающий воздух или другие газы) или жидкость (например, вода, углекислый газ, аммиак, фреон™, водно-гликолевая смесь, водно-бетаиновая смесь или другие жидкости) или другие охладители.

[00369] В некоторых вариантах реализации изобретения (не проиллюстрированы на фигуре 56-A), магнит 5610 может быть расположен в или на твердом материале.

[00370] Согласно различным вариантам реализации изобретения ЧНС-материал 5610 работает с улучшенными рабочими характеристиками, к примеру, работает при температурах выше криогенных температур. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-материал 5610 работает с улучшенными рабочими характеристиками, к примеру, работает при температурах выше 150 K. Таким образом, без криогенного охладителя, узел 5100 МРТ-магнитов может создавать магнитное поле B0, практически сравнимое или лучшее, чем у традиционных сверхпроводящих магнитов, которые работают с использованием криогенных охладителей (например, жидкого гелия, жидкого азота или других криогенных охладителей). В некоторых вариантах реализации изобретения узел 5100 МРТ-магнитов генерирует магнитное поле B0, практически сравнимое с традиционными сверхпроводящими магнитами, которые работают с использованием криогенных охладителей, таких как жидкий гелий или жидкий азот.

[00371] Фигура 57-A является блок-схемой, иллюстрирующей примерную МРТ-цепь 5700, согласно различным вариантам реализации изобретения. Согласно различным вариантам реализации изобретения МРТ-цепь 5700 может включать в себя, без ограничения, преобразователь 4500, фильтр 5702, аналого-цифровой преобразователь 5704 (АЦП), цифровой повышающий преобразователь (ЦПвП) 5706, фильтр 5708, процессор/детектор 5710, фильтр 5712, цифровой понижающий преобразователь (ЦПнП) 5714, цифровой частотный корректор 5716, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 5718 и усилитель 5720 высокой мощности (УВМ).

[00372] В некоторых вариантах реализации изобретения фильтры 5702 и 5708, АЦП 5704 и цифровой повышающий преобразователь 5706 могут быть выполнены в виде цепи приемника, как будет понятно. Аналогично, в некоторых вариантах реализации изобретения фильтр 5712, цифровой понижающий преобразователь 5714, цифровой частотный корректор 5716, ЦАП 5718 и УВМ 5720 могут быть выполнены в виде цепи передатчика, как будет понятно. В некоторых вариантах реализации изобретения вышеприведенные цепь приемника и цепь передатчика могут быть выполнены в виде цепи приемопередатчика, как будет понятно.

[00373] В некоторых вариантах реализации изобретения один или более компонентов, или же один или более элементов (например, в виде межсоединений и т.д.) этих одного или более компонентов, цепи приемника, цепи передатчика или цепи приемопередатчика могут содержать (т.е. быть построены из них) улучшенный ЧНС-материал, такой как модифицированный ЧНС-материал 1060, щелевой ЧНС-материал и/или новый ЧНС-материал в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. В некоторых вариантах реализации изобретения улучшенный ЧНС-материал может быть выполнен в виде ЧНС-нанопровода и может включать в себя множество нанопроводных сегментов 4110. В некоторых вариантах реализации изобретения АЦП 5704 может включать в себя малошумящий внешний интерфейс цифрователя с высокой чувствительностью, к примеру, ЧНС-КВИД-детектор, который использует один или более ЧНС-КВИДов (например, ЧНС-КВИД 4700, ЧНС-КВИД 4800, ЧНС-КВИД 4900). В некоторых вариантах реализации использование ЧНС-КВИД-детектора в МРТ увеличивает разрешение РЧ-обнаружения. В некоторых вариантах реализации использование высокодобротных ЧНС-фильтров уменьшает вносимые потери и полосу пропускания и повышает отношение сигнал/шум (ОСШ). В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-КВИД-детектор является достаточно чувствительным, чтобы исключить необходимость в малошумящем усилителе.

[00374] В некоторых вариантах реализации изобретения процессор 5710 может быть выполнен с возможностью принимать напряжение, наведенное преобразователем 4500. Процессор 5710 может быть выполнен с возможностью обрабатывать информацию на основе различных компонентов (которые могут быть сформированы из улучшенного ЧНС-материала) цепи приемника и/или цепи передатчика, работающих в ЧНС-состоянии. Это позволяет повышать скорость обработки сигналов, тем самым уменьшая времена сканирования. В некоторых вариантах реализации изобретения процессор 5710 может быть выполнен с возможностью управлять напряжением, выдаваемым на преобразователь 4500, чтобы формировать РЧ-импульс.

[00375] Фигура 58-A иллюстрирует вид в поперечном сечении МРТ-аппарата 5800 согласно различным вариантам реализации изобретения. Согласно различным вариантам реализации изобретения МРТ-аппарат 5800 может включать в себя, без ограничения, корпус 5802, магнит 5810, градиентную катушку 5820, РЧ-катушку 5830, магнитный туннель 5860, электронные схемы 5870, контроллер 5875 РЧ-катушки, контроллер 5880 градиентной катушки и вычислительное устройство 5890. В некоторых вариантах реализации изобретения электронные схемы 5870 могут включать в себя один или более компонентов и/или один или более элементов схемы 5700, проиллюстрированной на фигуре 57-A. В некоторых вариантах реализации изобретения вычислительное устройство 5890 может быть соединено с контроллером 5875 РЧ-катушки, контроллером 5880A градиентной катушки и электронными схемами 5870. Вычислительное устройство 5890 может управлять через контроллер 5875 РЧ-катушки и контроллер 5880 градиентной катушки электромагнитными полями, испускаемыми градиентной катушкой 5820 и/или РЧ-катушкой 5830. В некоторых вариантах реализации изобретения вычислительное устройство 5890 управляет электронными схемами 5870.

[00376] В некоторых вариантах реализации изобретения различные компоненты МРТ-аппарата 5800 могут использовать улучшенные ЧНС-материалы, описанные здесь. Например, магнит 5810, градиентная катушка 5820, РЧ-катушка 5830 и/или электронные схемы 5870 могут использовать улучшенные ЧНС-материалы, раскрытые здесь.

[00377] Имея в своем составе различные компоненты, которые используют такие улучшенные ЧНС-материалы, раскрытые здесь, МРТ-аппарат 5800 может достигать лучших эксплуатационных характеристик, чем традиционные МРТ-сканеры, в которых не используются такие улучшенные ЧНС-материалы. Например, МРТ-аппарат 5800 может достигать улучшенного ОСШ, более высокого разрешения, упрощенного и надежного охлаждения, уменьшенного размера, большего проема (магнитного туннеля 5860) для объекта и более высокой энергоэффективности.

[00378] В некоторых вариантах реализации изобретения магнит 5810 может содержать улучшенный ЧНС-материал, такой как модифицированный ЧНС-материал 1060, щелевой ЧНС-материал и/или новый ЧНС-материал в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. В некоторых вариантах реализации изобретения магнит 5810 может включать в себя магнит 5500A, проиллюстрированный на фигуре 55C-A.

[00379] За счет использования различных улучшенных ЧНС-материалов, раскрытых здесь, магнит 5810 демонстрирует улучшенные рабочие характеристики по сравнению с традиционными МРТ-магнитами. Как отмечено выше, такие улучшенные рабочие характеристики включают в себя более высокие температуры эксплуатации при обеспечении напряженностей магнитного поля от 0,5 Тл до 3,0 Тл и больше. Работая при более высоких температурах, магнит 5810 требует более компактных или вообще не требует систем охлаждения, за счет этого способствуя, помимо других преимуществ, более компактной конструкции МРТ-аппарата 5800 и меньшим эксплуатационным затратам. Например, меньшее пространство, отводимое на системы охлаждения, обеспечивает большие проемы туннеля, через которые может быть помещен объект. Таким образом, могут сканироваться более открытые системы, и, следовательно, более крупные пациенты или пациенты на каталках. Например, каталка или другая конструкция, на которой лежит объект, может вкатываться или иным образом размещаться внутри МРТ-аппарата 5800 для сканирования объекта, или же МРТ-аппарат 5800 может сам вкатываться или размещаться вокруг каталки. Вследствие большего проема, которому способствовало использование магнита 5810, МРТ-аппарат 5800 не ограничен стационарным столом традиционных МРТ-сканеров.

[00380] В некоторых вариантах реализации изобретения градиентная катушка 5820 может содержать улучшенный ЧНС-материал, такой как модифицированный ЧНС-материал 1060, щелевой ЧНС-материал и/или новый ЧНС-материал в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. Используя различные улучшенные ЧНС-материалы, раскрытые здесь, градиентная катушка 5820 демонстрирует улучшенные рабочие характеристики по сравнению с традиционными градиентными катушками. В некоторых вариантах реализации изобретения РЧ-катушка 5830 может содержать улучшенный ЧНС-материал, такой как модифицированный ЧНС-материал 1060, щелевой ЧНС-материал и/или новый ЧНС-материал в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. Используя различные улучшенные ЧНС-материалы, раскрытые здесь, РЧ-катушка 5830 демонстрирует улучшенные рабочие характеристики по сравнению с традиционными РЧ-катушками. Например, используя улучшенные ЧНС-материалы, градиентная катушка 5820 и/или РЧ-катушка 5830 могут уменьшать или исключать потери на сопротивление и увеличивать избирательность и разрешение по сравнению с традиционными катушками.

[00381] В некоторых вариантах реализации изобретения РЧ-катушка 5830 может включать в себя различные преобразователи, раскрытые здесь, такие как преобразователь 4500.

[00382] В некоторых вариантах реализации изобретения электронные схемы 5870 могут включать в себя ЧНС-КВИД-детектор, который использует один или более ЧНС-КВИДов (например, ЧНС-КВИД 4700, ЧНС-КВИД 4800, ЧНС-КВИД 4900). В некоторых вариантах реализации использование ЧНС-КВИД-детектора в МРТ увеличивает разрешение и чувствительность РЧ-обнаружения. В некоторых вариантах реализации использование высокодобротных ЧНС-фильтров уменьшает вносимые потери и полосу пропускания и повышает ОСШ.

[00383] В некоторых вариантах реализации усовершенствованные возможности пропускания и обнаружения, являющиеся результатом использования улучшенных ЧНС-материалов (к примеру, описанных выше), способствуют использованию МРТ со слабым полем (например, меньше 0,5 Тл) при достижении более высокого разрешения, чем традиционная МРТ со слабым полем. В этих вариантах реализации МРТ со слабым полем обеспечивает портативность, большее, менее ограничивающее поле измерения, уменьшение химического сдвига и существенно более низкую стоимость системы. Химический сдвиг означает изменения резонансной частоты, возникающие в результате внутреннего магнитного экранирования анатомических структур. Молекулярная структура и характеристики электронных орбиталей создают поля, которые экранируют основное магнитное поле и приводят к разным пикам в магнитно-резонансном спектре. В случае протонных спектров пики соответствуют воде и жиру, а в случае формирования изображений груди - силиконовому материалу. Возникают более низкие частоты в примерно 3,5 миллионных доли (ʺppmʺ) для протонов в жире и 5,0 ppm для протонов в силиконе по сравнению с резонансной частотой протонов в воде. Поскольку резонансная частота увеличивается линейно с напряженностью поля, абсолютная разность между резонансом жира и воды также увеличивается, что делает магниты с высокой напряженностью поля более подверженными артефакту химического сдвига. Таким образом, использование слабопольной МРТ при сохранении высокого разрешения позволяет уменьшать или исключать эффекты химического сдвига.

[00384] В некоторых вариантах реализации изобретения слабопольное МРТ ослабляет потребность в тесно связанной компоновке градиентной катушки 5820 и/или РЧ-катушки 5830, тем самым ʺраздвигаяʺ камеру, в которой сканируется объект. В этих вариантах реализации МРТ-аппарат 5800 может быть более портативным, к примеру, вкатываемым/размещаемым так, что он вмещает каталку или другую конструкцию, переносящую объект. Как будет понятно, каталка или другая конструкция может быть изготовлена из инертного к МРТ материала.

[00385] Фигура 59-A иллюстрирует систему 5900 портативного МРТ-аппарата согласно различным вариантам реализации изобретения. В некоторых вариантах реализации изобретения система 5900 портативного МРТ-аппарата может включать в себя, без ограничения, портативный МРТ-аппарат 5910, датчик 5920, ЧНС-КВИД-детектор 5930, магнит 5950, градиентную катушку 5960, РЧ-катушку 5970 и вычислительное устройство 5940. В некоторых вариантах реализации изобретения ЧНС-КВИД-детектор 5930 (например, ЧНС-КВИД 4700, 4800, 4900 и т.д.) использует улучшенные ЧНС-материалы, тем самым обладая улучшенными рабочими характеристиками, как описано выше. В некоторых вариантах реализации вычислительное устройство 5940 управляет магнитным полем от магнита 5950. В некоторых вариантах реализации вычислительное устройство 5940 управляет градиентным полем от градиентной катушки 5960. В некоторых вариантах реализации вычислительное устройство 5940 управляет импульсами возбуждения от РЧ-катушки 5970.

[00386] В некоторых вариантах реализации изобретения вычислительное устройство 5940 может быть соединено с магнитом 5950 и ЧНС-КВИД-детектором 5930. В некоторых вариантах реализации изобретения вычислительное устройство 5940 вынуждает магнит 5950 генерировать магнитное поле для слабопольного МРТ-сканирования. В некоторых вариантах реализации изобретения магнит 5950 может включать в себя магнит низкой напряженности, который создает поле низкой напряженности менее приблизительно 0,5 тесла, чем способствует чувствительность ЧНС-КВИД-детектора 5930. В некоторых вариантах реализации изобретения градиентная катушка 5960 может создавать градиентное поле, которое позволяет определять местоположение определенных атомов объекта. В некоторых вариантах реализации изобретения РЧ-катушка 5970 может генерировать импульс возбуждения, который вызывает резонансный сигнал от атомов объекта.

[00387] Согласно различным вариантам реализации изобретения датчик 5920 может включать в себя, без ограничения, магнитометр, градиентометр, трансформатор потока или другой чувствительный компонент, который воспринимает резонансный сигнал, вызываемый магнитным полем низкой напряженности, созданным магнитом 5950. ЧНС-КВИД-детектор 5930 может принимать и обрабатывать воспринимаемый сигнал, как будет понятно.

[00388] В отличие от традиционных устройств, которые используют СКВИД-детекторы, портативный МРТ-аппарат 5910 не требует использования криогенного охладителя/охладителя для охлаждения ЧНС-КВИД-детектора 5930. Соответственно, помимо других преимуществ, таких как более высокое качество изображений, меньшая стоимость и более простое техническое обслуживание, портативный МРТ-аппарат 5910 может быть легко подвижным без необходимости в криогенном охладителе.

[00389] Как проиллюстрировано на фигуре 59-A, например, портативный МРТ-аппарат 5910 может быть размещен рядом с конструкцией 5902, такой как, без ограничения, каталка, диагностический стол или стена/пол/потолок. В некоторых вариантах реализации изобретения портативный МРТ-аппарат 5910 жестко связан с конструкцией 5902. В других вариантах реализации портативный МРТ-аппарат 5910 может перемещаться вокруг конструкции 5902. Например, конструкция 5902 может быть съемно помещена внутри МРТ-аппарата 5910, и/или МРТ-аппарат 5910 может быть съемно помещен вокруг конструкции 5902. В этих вариантах реализации магнит 5950 сам может быть портативным, может быть жестко связан с корпусом портативного МРТ-аппарата 5910 (не проиллюстрировано на фигуре 59-A) или может быть жестко связан с конструкцией 5902 или другой конструкцией.

[00390] В некоторых вариантах реализации изобретения конструкция 5902 может иметь противоположные поверхности 5901 и 5903. Поверхность 5901 и/или поверхность 5903 может иметь практически плоскую, искривленную или другую форму, исходя из места или других технических требований. В некоторых вариантах реализации изобретения объект, такой как пациент, может сканироваться при нахождении на или около поверхности 5901. Например, пациент может стоять рядом, лежать на или под поверхностью 5901 либо помещать часть тела, к примеру, руку, голову или другую конечность, на или под поверхностью 5901. В некоторых вариантах реализации изобретения портативный МРТ-аппарат 5910 может быть помещен рядом с поверхностью 5903 (т.е. на стороне конструкции 5902, противоположной сканируемому объекту). Таким образом, можно добиться открытой процедуры МРТ, при которой объект стоит рядом, лежит на или лежит под конструкцией 5902 без сканирующего прибора или компонентов портативного МРТ-аппарата 5910 рядом с противоположной портативному МРТ-аппарату 5910 стороной объекта. В этих вариантах реализации медицинским процедурам, таким как хирургическая операция или исследования, могут помогать изображения, полученные портативным МРТ-аппаратом 5910.

[00391] Согласно различным вариантам реализации изобретения магнит 5950, градиентная катушка 5960 и/или РЧ-катушка 5970 используют улучшенные ЧНС-материалы, тем самым обладая улучшенными рабочими характеристиками, как описано здесь. В этих вариантах реализации использование улучшенных ЧНС-материалов способствует различным компоновкам магнита 5950, градиентной катушки 5960 и/или РЧ-катушки 5970. Например, сильная связь между традиционными магнитами, градиентными катушками и РЧ-катушками, требуемая для традиционных МРТ-сканеров, ослабляется при использовании магнита 5950, градиентной катушки 5960 и/или РЧ-катушки 5970. Эти ослабленные компоновки могут приводить к большему проему туннеля, чем у традиционных сканеров, которые используют традиционные магниты, градиентные катушки и РЧ-катушки и которые не используют улучшенные ЧНС-материалы, раскрытые здесь. Больший проем туннеля способствует портативности портативного МРТ-аппарата 5910 (к примеру, являющегося передвижным вокруг конструкции 5902 или наоборот), а также размещению более крупных объектов.

[00392] В некоторых вариантах реализации изобретения портативный МРТ-аппарат 5910 может включать в себя активное и/или пассивное электромагнитное экранирование (не проиллюстрировано), как будет понятно. В некоторых вариантах реализации изобретения портативный МРТ-аппарат 5910 может быть использован в ʺчистомʺ или иным образом экранированном помещении. В некоторых вариантах реализации изобретения (не проиллюстрированы) конструкция 5902 может включать в себя один или более экранирующих элементов.

[00393] Хотя он проиллюстрирован размещенным на противоположной объекту стороне конструкции 5902, портативный МРТ-аппарат 5910 может быть помещен в различных местоположениях относительно объекта вследствие портативности портативного МРТ-аппарата 5910. Кроме того, любое сочетание датчика 5920, ЧНС-КВИД-детектора 5930, вычислительного устройства 5940, магнита 5950, градиентной катушки 5960 и РЧ-катушки 5970 может быть заключено в одном корпусе (как проиллюстрировано, например, на фигуре 54-A) или в нескольких корпусах. Например, магнит 5950 также может быть портативным, входить в состав портативного МРТ-аппарата 5910 или может быть соединен с конструкцией 5902.

[00394] Как будет понятно, вычислительное устройство 5940 может включать в себя запоминающее устройство, которое сохраняет инструкции, которые конфигурируют один или более процессоров (не проиллюстрированы на фигуре 59-A), которые управляют магнитом 5950, и формирует МРТ-изображение на основе обработки ЧНС-КВИД-детектором 5930.

[00395] В некоторых вариантах реализации медицинское устройство, которое включает в себя модифицированные ЧНС-материалы, может быть описано следующим образом:

[00396] Магнит для магнитно-резонансной томографии (МРТ-магнит), содержащий: ЧНС-материал, причем ЧНС-материал имеет улучшенную рабочую характеристику; при этом ЧНС-материал распространяет ток, который создает магнитное поле во время процедуры МРТ, при этом магнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта.

[00397] Узел магнита для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащий: корпус; и МРТ-магнит, соединенный с корпусом, причем МРТ-магнит содержит: ЧНС-материал, имеющий улучшенную рабочую характеристику, при этом ЧНС-материал генерирует магнитное поле во время процедуры МРТ, при этом магнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта.

[00398] Магнит для магнитно-резонансной томографии (МРТ-магнит), содержащий: провод, содержащий ЧНС-материал, причем ЧНС-материал имеет улучшенную рабочую характеристику; при этом провод распространяет ток, который создает магнитное поле во время процедуры МРТ, при этом магнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта.

[00399] Узел магнита для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащий: корпус; и МРТ-магнит, соединенный с корпусом, причем МРТ-магнит содержит ЧНС-материал, имеющий улучшенную рабочую характеристику, при этом ЧНС-материал генерирует магнитное поле во время процедуры МРТ, при этом магнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта.

[00400] Магнит для магнитно-резонансной томографии (МРТ-магнит), содержащий: ЧНС-нанопровод, причем ЧНС-нанопровод выполнен с возможностью проводить электрический ток для создания магнитного поля во время процедуры МРТ, при этом ЧНС-нанопровод содержит: ЧНС-материал, имеющий три размерных параметра, включая длину, ширину и глубину, при этом по меньшей мере один из размерных параметров меньше порогового значения, так что ЧНС-нанопровод не демонстрирует по меньшей мере одно явление сверхпроводимости при работе с чрезвычайно низким сопротивлением.

[00401] Узел магнита для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащий: корпус; и МРТ-магнит, соединенный с корпусом, причем МРТ-магнит содержит: ЧНС-нанопровод, причем ЧНС-нанопровод выполнен с возможностью проводить электрический ток для создания магнитного поля во время процедуры МРТ, при этом ЧНС-нанопровод содержит: ЧНС-материал, имеющий три размерных параметра, включая длину, ширину и глубину, при этом по меньшей мере один из размерных параметров меньше порогового значения, так что ЧНС-нанопровод не демонстрирует по меньшей мере одно явление сверхпроводимости при работе с чрезвычайно низким сопротивлением.

[00402] Магнит для магнитно-резонансной томографии (МРТ-магнит), содержащий: нанопровод, содержащий ЧНС-материал, имеющий улучшенную рабочую характеристику, при этом нанопровод распространяет ток, который создает магнитное поле во время процедуры МРТ, при этом магнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта.

[00403] Узел магнита для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащий: корпус; и МРТ-магнит, соединенный с корпусом, причем МРТ-магнит содержит: нанопровод, содержащий ЧНС-материал, имеющий улучшенную рабочую характеристику, при этом нанопровод генерирует магнитное поле во время процедуры МРТ, при этом магнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта.

[00404] Магнит для магнитно-резонансной томографии (МРТ-магнит), содержащий: нанопроводной ЧНС-контур, причем нанопроводной ЧНС-контур выполнен с возможностью проводить электрический ток для создания магнитного поля во время процедуры МРТ, при этом магнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта, при этом нанопроводной ЧНС-контур содержит: по меньшей мере один нанопроводной ЧНС-сегмент, причем каждый нанопроводной ЧНС-сегмент содержит ЧНС-материал, имеющий улучшенную рабочую характеристику.

[00405] Узел магнита для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащий: корпус; и МРТ-магнит, соединенный с корпусом, причем МРТ-магнит содержит: нанопроводной ЧНС-контур, причем нанопроводной ЧНС-контур выполнен с возможностью проводить электрический ток для создания магнитного поля во время процедуры МРТ, при этом магнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта, при этом нанопроводной ЧНС-контур содержит: по меньшей мере один нанопроводной ЧНС-сегмент, причем каждый нанопроводной ЧНС-сегмент содержит ЧНС-материал, имеющий улучшенную рабочую характеристику.

[00406] Магнит для магнитно-резонансной томографии (МРТ-магнит), содержащий: нанопроводную ЧНС-катушку, причем нанопроводная ЧНС-катушка выполнена с возможностью проводить электрический ток для создания магнитного поля во время процедуры МРТ, при этом магнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта, при этом нанопроводная ЧНС-катушка содержит: по меньшей мере один нанопроводной ЧНС-контур, причем каждый из упомянутого по меньшей мере одного нанопроводного ЧНС-контура содержит множество нанопроводных ЧНС-сегментов, причем каждый из множества нанопроводных ЧНС-сегментов соединен с по меньшей мере одним другим из множества нанопроводных ЧНС-сегментов, практически образуя многоугольник, причем каждый из упомянутого по меньшей мере одного нанопроводного ЧНС-сегмента содержит ЧНС-материал, имеющий улучшенную рабочую характеристику.

[00407] Узел магнита для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащий: корпус; и МРТ-магнит, соединенный с корпусом, причем МРТ-магнит содержит: нанопроводную ЧНС-катушку, причем нанопроводная ЧНС-катушка выполнена с возможностью проводить электрический ток для создания магнитного поля во время процедуры МРТ, при этом магнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта, при этом нанопроводная ЧНС-катушка содержит: по меньшей мере один нанопроводной ЧНС-контур, причем каждый из упомянутого по меньшей мере одного нанопроводного ЧНС-контура содержит множество нанопроводных ЧНС-сегментов, причем каждый из множества нанопроводных ЧНС-сегментов соединен с по меньшей мере одним другим из множества нанопроводных ЧНС-сегментов, практически образуя многоугольник, причем каждый из упомянутого по меньшей мере одного нанопроводного ЧНС-сегмента содержит ЧНС-материал, имеющий улучшенную рабочую характеристику.

[00408] Нанопроводной преобразователь для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащий: по меньшей мере один нанопроводной сегмент, состоящий из улучшенного ЧНС-материала, при этом нанопроводной МРТ-преобразователь либо: наводит магнитное поле, когда к упомянутому по меньшей мере одному нанопроводному сегменту подается ток во время процедуры МРТ, при этом электромагнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта, либо воспринимает резонансный сигнал, испускаемый определенными атомами в теле объекта по мере того, как определенные выстроенные атомы становятся невыстроенными во время процедуры МРТ.

[00409] Нанопроводной преобразователь для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащий: по меньшей мере один нанопроводной сегмент, состоящий из улучшенного ЧНС-материала, при этом при воздействии резонансного сигнала во время процедуры МРТ нанопроводной МРТ-преобразователь воспринимает резонансный сигнал посредством упомянутого по меньшей мере одного нанопроводного сегмента и преобразует воспринимаемый резонансный сигнал в переменный ток, который может измеряться и использоваться для визуализации.

[00410] Нанопроводной преобразователь для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащий: по меньшей мере один нанопроводной сегмент, состоящий из улучшенного ЧНС-материала, при этом нанопроводной МРТ-преобразователь электрически соединен с источником переменного тока, при этом нанопроводной МРТ-преобразователь наводит электромагнитное поле во время процедуры МРТ в ответ на источник переменного тока, наведенное электромагнитное поле вынуждает определенные атомы в теле объекта выстраиваться и затем испускать резонансный сигнал по мере того, как определенные атомы становятся невыстроенными, при этом резонансный сигнал может быть обнаружен и использован для визуализации.

[00411] Нанопроводной преобразователь для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащий: ЧНС-материал, имеющий улучшенную рабочую характеристику, при этом нанопроводной МРТ-преобразователь либо: наводит магнитное поле, когда к нанопроводному МРТ-преобразователю подается ток во время процедуры МРТ, при этом электромагнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта, либо воспринимает резонансный сигнал, испускаемый определенными атомами в теле объекта по мере того, как определенные выстроенные атомы становятся невыстроенными во время процедуры МРТ.

[00412] Нанопроводной преобразователь для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащий: ЧНС-материал, имеющий улучшенную рабочую характеристику, при этом при воздействии резонансного сигнала во время процедуры МРТ нанопроводной МРТ-преобразователь воспринимает резонансный сигнал и преобразует воспринимаемый резонансный сигнал в переменный ток, который может измеряться и использоваться для визуализации.

[00413] Нанопроводной преобразователь для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащий: ЧНС-материал, имеющий улучшенную рабочую характеристику, при этом нанопроводной МРТ-преобразователь электрически соединен с источником переменного тока, при этом нанопроводной МРТ-преобразователь наводит электромагнитное поле во время процедуры МРТ в ответ на источник переменного тока, наведенное электромагнитное поле вынуждает определенные атомы в теле объекта выстраиваться и затем испускать резонансный сигнал по мере того, как определенные атомы становятся невыстроенными, при этом резонансный сигнал может быть обнаружен и использован для визуализации.

[00414] Цепь передатчика для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащая: цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), который генерирует аналоговый сигнал на основе цифрового вывода МРТ-системы; и преобразователь, электрически соединенный с ЦАП, причем преобразователь содержит: улучшенный ЧНС-материал, при этом преобразователь наводит магнитное поле, когда аналоговый сигнал подается на улучшенный ЧНС-материал, при этом электромагнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта.

[00415] Цепь приемника для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащая: преобразователь, содержащий: улучшенный ЧНС-материал, при этом преобразователь воспринимает резонансный сигнал, испускаемый определенными атомами в теле объекта по мере того, как определенные выстроенные атомы становятся невыстроенными во время процедуры МРТ; и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), электрически соединенный с преобразователем, при этом АЦП оцифровывает резонансный сигнал, при этом оцифрованный резонансный сигнал используется для того, чтобы формировать МРТ-изображение.

[00416] Цепь приемопередатчика для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащая: преобразователь, содержащий: улучшенный ЧНС-материал, при этом во время процедуры МРТ преобразователь: воспринимает резонансный сигнал, испускаемый определенными атомами в теле объекта по мере того, как определенные выстроенные атомы становятся невыстроенными во время процедуры МРТ, или наводит магнитное поле, когда на улучшенный ЧНС-материал подается аналоговый сигнал, при этом электромагнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта; и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), электрически соединенный с преобразователем, при этом АЦП оцифровывает резонансный сигнал, при этом оцифрованный резонансный сигнал используется для того, чтобы формировать МРТ-изображение; и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), который генерирует аналоговый сигнал на основе цифрового вывода МРТ-системы.

[00417] Сканер для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащий: МРТ-магнит, содержащий улучшенный ЧНС-материал; МРТ-РЧ-преобразователь, выполненный с возможностью: наводить магнитное поле, когда к МРТ-РЧ-преобразователю подается ток во время процедуры МРТ, при этом электромагнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта, и воспринимать резонансный сигнал, испускаемый этими определенными атомами по мере того, как они становятся невыстроенными во время процедуры МРТ; и МРТ-детектор, который детектирует воспринимаемый резонансный сигнал из МРТ-РЧ-преобразователя, чтобы формировать МРТ-изображение.

[00418] МРТ-детектор, содержащий: ЧНС-КВИД, содержащий улучшенный ЧНС-материал, при этом ЧНС-КВИД детектирует резонансный сигнал, испускаемый определенными выстроенными атомами в теле объекта по мере того, как они становятся невыстроенными во время процедуры МРТ.

[00419] МРТ-детектор, содержащий: ЧНС-КВИД, содержащий ЧНС-материал, имеющий по меньшей мере одну улучшенную рабочую характеристику, при этом ЧНС-КВИД детектирует резонансный сигнал, испускаемый определенными выстроенными атомами в теле объекта по мере того, как они становятся невыстроенными во время процедуры МРТ.

[00420] МРТ-детектор, содержащий: ЧНС-КВИД, содержащий модифицированный ЧНС-материал, причем модифицированный ЧНС-материал содержит ЧНС-материал, связанный с модифицирующим материалом, причем модифицированный ЧНС-материал имеет улучшенную рабочую характеристику по сравнению с рабочей характеристикой только ЧНС-материала, при этом ЧНС-КВИД детектирует резонансный сигнал, испускаемый определенными выстроенными атомами в теле объекта по мере того, как они становятся невыстроенными во время процедуры МРТ.

[00421] Портативный МРТ-сканер, содержащий: МРТ-магнит, содержащий улучшенный ЧНС-материал, при этом улучшенный ЧНС-материал работает в ЧНС-состоянии при температурах, больших 150 K, так что МРТ-магнит не требует криогенного охлаждения во время процедуры МРТ, при этом туннель МРТ-магнита укрупнен так, что портативный МРТ-сканер является передвижным вокруг конструкции, на которой сканируется объект во время процедуры МРТ; МРТ-РЧ-преобразователь, выполненный с возможностью: наводить магнитное поле, когда к МРТ-РЧ-преобразователю подается ток во время процедуры МРТ, при этом электромагнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта, и воспринимать резонансный сигнал, испускаемый этими определенными атомами по мере того, как они становятся невыстроенными во время процедуры МРТ; и МРТ-детектор, который детектирует воспринимаемый резонансный сигнал из МРТ-РЧ-преобразователя, чтобы формировать МРТ-изображение.

[00422] Портативный МРТ-сканер, содержащий: МРТ-магнит, содержащий улучшенный ЧНС-материал, при этом улучшенный ЧНС-материал работает в ЧНС-состоянии при температурах, больших 150 K, так что МРТ-магнит не требует криогенного охлаждения во время процедуры МРТ, при этом туннель МРТ-магнита укрупнен так, что конструкция, на которой сканируется объект во время процедуры МРТ, является выдвижной из портативного МРТ-сканера; МРТ-РЧ-преобразователь, выполненный с возможностью: наводить магнитное поле, когда к МРТ-РЧ-преобразователю подается ток во время процедуры МРТ, при этом электромагнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта, и воспринимать резонансный сигнал, испускаемый этими определенными атомами по мере того, как они становятся невыстроенными во время процедуры МРТ; и МРТ-детектор, который детектирует воспринимаемый резонансный сигнал из МРТ-РЧ-преобразователя, чтобы формировать МРТ-изображение.

[00423] Портативный МРТ-сканер, содержащий: магнит низкой напряженности, который создает магнитное поле низкой напряженности; МРТ-РЧ-преобразователь, выполненный с возможностью: наводить магнитное поле, когда к МРТ-РЧ-преобразователю подается ток во время процедуры МРТ, при этом электромагнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта, и воспринимать резонансный сигнал, испускаемый этими определенными атомами по мере того, как они становятся невыстроенными во время процедуры МРТ; и ЧНС-КВИД-детектор, который детектирует резонансный сигнал.

[00424] Портативный МРТ-сканер, содержащий: МРТ-магнит; градиентную МРТ-катушку, содержащую: улучшенный ЧНС-материал, при этом градиентная МРТ-катушка проводит электрический ток для создания градиентного поля во время процедуры МРТ, при этом градиентное поле вынуждает определенные атомы в теле объекта вращаться с различными скоростями на основании местоположения в теле определенных атомов, при этом улучшенный ЧНС-материал обеспечивает возможность конкретной конфигурации градиентной МРТ-катушки, которая позволяет укрупнить туннель МРТ-магнита; и МРТ-детектор, который детектирует резонансный сигнал во время процедуры МРТ, чтобы формировать МРТ-изображение.

[00425] Портативный МРТ-сканер, содержащий: МРТ-магнит; МРТ-РЧ-катушку, содержащую: улучшенный ЧНС-материал, при этом МРТ-РЧ-катушка: наводит магнитное поле, когда к МРТ-РЧ-катушке подается ток во время процедуры МРТ, при этом электромагнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта, либо воспринимает резонансный сигнал, испускаемый определенными атомами по мере того, как они становятся невыстроенными во время процедуры МРТ, при этом улучшенный ЧНС-материал обеспечивает возможность конкретной конфигурации МРТ-РЧ-катушки, которая позволяет укрупнить туннель МРТ-магнита; и МРТ-детектор, который детектирует резонансный сигнал во время процедуры МРТ, чтобы формировать МРТ-изображение.

[00426] Градиентная катушка для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащая: улучшенный ЧНС-материал, при этом градиентная МРТ-катушка проводит электрический ток для создания градиентного поля во время процедуры МРТ, при этом градиентное поле вынуждает определенные атомы в теле объекта вращаться с различными скоростями на основании местоположения в теле определенных атомов.

[00427] Градиентная катушка для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащая: нанопровод, содержащий улучшенный ЧНС-материал, при этом нанопровод проводит электрический ток для создания градиентного поля во время процедуры МРТ, при этом градиентное поле вынуждает определенные атомы в теле объекта вращаться с различными скоростями на основании местоположения в теле определенных атомов.

[00428] Аппарат магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащий МРТ-магнит; МРТ-РЧ-катушку, которая либо: наводит магнитное поле, когда к МРТ-РЧ-катушке подается ток во время процедуры МРТ, при этом электромагнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта, либо воспринимает резонансный сигнал, испускаемый определенными атомами по мере того, как они становятся невыстроенными во время процедуры МРТ; и градиентную катушку, содержащую: улучшенный ЧНС-материал, при этом градиентная МРТ-катушка проводит электрический ток для создания градиентного поля во время процедуры МРТ, при этом градиентное поле вынуждает определенные атомы в теле объекта вращаться с различными скоростями на основании местоположения в теле определенных атомов; и МРТ-детектор, который детектирует воспринимаемый резонансный сигнал из МРТ-РЧ-катушки, чтобы формировать МРТ-изображение.

[00429] Радиочастотная (РЧ) катушка для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащая: улучшенный ЧНС-материал, при этом во время процедуры МРТ РЧ-катушка: наводит магнитное поле, когда к по меньшей мере одному нанопроводному сегменту подается ток во время процедуры МРТ, при этом электромагнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта, либо воспринимает резонансный сигнал, испускаемый определенными атомами в теле объекта по мере того, как определенные выстроенные атомы становятся невыстроенными во время процедуры МРТ.

[00430] Радиочастотная (РЧ) катушка для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащая: улучшенный ЧНС-материал, при этом при воздействии резонансного сигнала во время процедуры МРТ РЧ-катушка воспринимает резонансный сигнал, преобразует воспринимаемый резонансный сигнал в переменный ток, который может измеряться и использоваться для визуализации.

[00431] Радиочастотная (РЧ) катушка для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащая: улучшенный ЧНС-материал, при этом РЧ-катушка электрически соединена с источником переменного тока, при этом РЧ-катушка наводит электромагнитное поле во время процедуры МРТ в ответ на источник переменного тока, наведенное электромагнитное поле вынуждает определенные атомы в теле объекта выстраиваться и затем испускать резонансный сигнал по мере того, как эти определенные атомы становятся невыстроенными, при этом резонансный сигнал может быть обнаружен и использован для визуализации.

[00432] Аппарат магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащий: МРТ-магнит; МРТ-РЧ-катушку, содержащую: улучшенный ЧНС-материал, при этом во время процедуры МРТ РЧ-катушка: наводит магнитное поле, когда к по меньшей мере одному нанопроводному сегменту подается ток во время процедуры МРТ, при этом электромагнитное поле вынуждает выстраиваться определенные атомы в теле объекта, либо воспринимает резонансный сигнал, испускаемый определенными атомами в теле объекта по мере того, как определенные выстроенные атомы становятся невыстроенными во время процедуры МРТ; градиентную катушку, при этом градиентная МРТ-катушка проводит электрический ток для создания градиентного поля во время процедуры МРТ, при этом градиентное поле вынуждает определенные атомы в теле объекта вращаться с различными скоростями на основании местоположения в теле определенных атомов; и МРТ-детектор, который детектирует воспринимаемый резонансный сигнал из МРТ-РЧ-катушки, чтобы формировать МРТ-изображение.

Глава 5. Конденсаторы, сформированные из ЧНС-материалов

[00433] Эта глава описания относится к фигурам 1-36 и фигурам с 37A-B по 43-B; соответственно, все ссылочные номера, включенные в этот раздел, относятся к элементам, находящимся на этих фигурах.

[00434] Описываются конденсаторы, которые включают в себя компоненты, сформированные из модифицированных, щелевых и/или других новых материалов с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС). В некоторых примерах конденсаторы включают в себя одну или более обкладок, сформированных из ЧНС-материалов. В некоторых примерах конденсаторы включают в себя две обкладки или два элемента, сформированные из ЧНС-материалов, и диэлектрик, помещенный между этими обкладками или элементами. В некоторых примерах конденсаторы сформированы с использованием тонкопленочных ЧНС-материалов. ЧНС-материалы обеспечивают чрезвычайно низкие сопротивления току при температурах более высоких, чем температуры, обычно ассоциирующиеся с существующими высокотемпературными сверхпроводниками (ВТСП), повышая рабочие характеристики конденсаторов при этих более высоких температурах, помимо других преимуществ.

[00435] В некоторых примерах ЧНС-материалы изготавливают, исходя из типа материалов, применения ЧНС-материалов, размера компонента, использующего ЧНС-материалы, эксплуатационных требований к устройству или машине, использующим ЧНС-материалы, и т.д. По сути, в ходе конструирования и изготовления конденсатора материал, используемый в качестве базового слоя ЧНС-материала, и/или материал, используемый в качестве модифицирующего слоя ЧНС-материала, может быть выбран на основе различных соображений и требуемых рабочих и производственно-технологических характеристик.

[00436] Различные устройства, применения и/или системы могут использовать ЧНС-конденсаторы, описанные здесь. В некоторых примерах настраиваемые и другие резонансные контуры используют ЧНС-конденсаторы. В некоторых примерах устройства хранения используют ЧНС-конденсаторы. В некоторых примерах элементы связи используют ЧНС-конденсаторы. В некоторых примерах системы импульсной мощности используют ЧНС-конденсаторы. В некоторых примерах синхронизирующие элементы используют ЧНС-конденсаторы. В некоторых примерах фильтрующие элементы используют ЧНС-конденсаторы.

[00437] Как описано здесь, некоторые или все модифицированные, щелевые и/или другие новые ЧНС-материалы могут быть использованы конденсаторами и связанными с ним устройствами и системами. Фигура 37A-B является принципиальной схемой, иллюстрирующей конденсатор 3700, использующий ЧНС-материал. Конденсатор включает в себя первую обкладку 3710 или первый проводящий элемент, вторую обкладку 3712 или второй проводящий элемент и промежуток или зазор 3715, который отделяет первую обкладку 3710 от второй обкладки 3712.

[00438] Приложение напряжения или разности потенциалов к первой обкладке 3710 и второй обкладке 3712 вызывает развитие статического электрического поля в промежутке 3715 между двумя обкладками. Статическое электрическое поле накапливает энергию и создает силу между обкладками. ʺЕмкостьʺ конденсатора, измеряемая в Фарадах, является отношением заряда на каждой обкладке к приложенной разности потенциалов, или C=Q/V. Емкость зависит от расстояния между обкладками и увеличивается по мере того, как расстояние между обкладками снижается.

[00439] Хотя конденсатор 3700 не включает в себя слоя диэлектрика, множество конденсаторов используют слои диэлектрика, чтобы увеличивать свою емкость. Фигура 37B-B является принципиальной схемой, иллюстрирующей конденсатор 3720, использующий модифицированную ЧНС-пленку. Конденсатор 3720 включает в себя первую обкладку 3730, вторую обкладку 3732 и диэлектрический, или непроводящий, слой 3735, расположенный между первой обкладкой 3730 и второй обкладкой 3732. В некоторых примерах диэлектрический слой 3735 сформирован из материала, имеющего высокую диэлектрическую проницаемость и/или высокое напряжение пробоя для того, чтобы увеличивать количество заряда, накапливаемое конденсатором.

[00440] В некоторых примерах диэлектрический слой 3735 является изолятором. Примерные диэлектрические материалы для использования в качестве диэлектрического слоя 3735 включают в себя бумаги, пластмассы, стекло, слюду, керамику, электролиты, оксиды и/или другие диэлектрики класса 1 или класса 2. Следующий перечень представляет различные типы конденсаторов/диэлектриков, которые могут использовать модифицированные, щелевые и/или другие новые ЧНС-материалы, описанные здесь, хотя другие, конечно, возможны:

[00441] ʺс воздушным зазоромʺ - конденсаторы без диэлектрического слоя, они обычно имеют низкие диэлектрические потери. Конденсаторы с воздушным зазором могут использоваться в качестве настраиваемых конденсаторов для резонирования ВЧ-антенн, помимо других вариантов реализации;

[00442] ʺкерамическиеʺ - конденсаторы, имеющие диэлектрический слой керамики, с варьирующимися значениями диэлектрической проницаемости и диэлектрическими потерями. Примеры включают в себя конденсаторы C0G, NP0, X7R, X8R, Z5U и 2E6. Керамические конденсаторы могут использоваться в фильтрах, синхронизирующих элементах и кварцевых осцилляторах, помимо других вариантов реализации;

[00443] ʺстеклянныеʺ - конденсаторы, имеющие диэлектрический слой стекла, они являются обычно очень стабильными и надежными;

[00444] ʺбумажныеʺ - конденсаторы, имеющие диэлектрический слой бумаги. Бумажные конденсаторы могут использоваться в радиооборудовании, источниках питания, электродвигателях и других вариантах реализации;

[00445] ʺполикарбонатныеʺ - конденсаторы, имеющие диэлектрический слой поликарбоната, они обычно имеют низкий температурный коэффициент и медленно изнашиваются. Поликарбонатные конденсаторы могут использоваться в фильтрах, помимо других вариантов реализации;

[00446] ʺполиэфирныеʺ - конденсаторы, имеющие диэлектрический слой из пленки PET. Полиэфирные конденсаторы могут использоваться в сигнальных конденсаторах и интеграторах, помимо других вариантов реализации;

[00447] ʺполистироловыеʺ - конденсаторы, имеющие диэлектрический слой полистирола. Полистироловые конденсаторы могут использоваться в качестве сигнальных конденсаторов, помимо других вариантов реализации;

[00448] ʺполипропиленовыеʺ - конденсаторы, имеющие диэлектрический слой полипропилена, они обычно демонстрируют низкие диэлектрические потери и высокие напряжения пробоя. Полипропиленовые конденсаторы могут использоваться в качестве сигнальных конденсаторов, помимо других вариантов реализации;

[00449] ʺпластиковыеʺ - конденсаторы, имеющие диэлектрический слой пластика, они включают в себя диэлектрики ПТФЭ или Teflon, помимо прочих;

[00450] ʺслюдяныеʺ - конденсаторы, имеющие диэлектрический слой слюды, к примеру, посеребренной слюды. Слюдяные конденсаторы могут использоваться в ВЧ- и ОВЧ РЧ-схемах, помимо других вариантов реализации;

[00451] ʺЭлектролитическиеʺ - конденсаторы, имеющие диэлектрический слой оксида, окруженный диэлектрическим раствором, они обычно имеют большую емкость на единицу объема, чем другие типы. Электролитические конденсаторы, которые могут быть ультраконденсаторами и/или суперконденсаторами, могут использоваться в электрических цепях, в качестве фильтров питания, конденсаторов связи, устройств накопления энергии, и других вариантах реализации;

[00452] ʺПеременныеʺ - конденсаторы, имеющие механическую конструкцию, которая изменяет расстояние между обкладками или величину площади поверхности обкладок, которая перекрывается, и/или диоды переменной емкости (варикапы), которые изменяют свою емкость как функцию приложенного напряжения обратного смещения. Они могут использоваться в датчиках, таких как микрофоны, помимо других вариантов реализации;

[00453] ʺВакуумныеʺ - конденсаторы с вакуумом между проводящими обкладками, они не имеют диэлектрических потерь, самовосстанавливаются и являются переменными и/или регулируемыми. Они могут использоваться в РЧ-передатчиках высокой мощности, помимо других вариантов реализации; и другие типы диэлектриков/конденсаторов, конкретно не описанные здесь.

[00454] В дополнение к конденсаторам, образованным из двух обкладок, разделенных диэлектрическим слоем, существуют другие способы, которыми можно формировать конденсаторы. Например, металлические проводящие области в различных слоях многослойной печатной платы или подложки могут действовать в качестве очень стабильного конденсатора. Дополнительно, конденсатор может быть сформирован с различными рисунками металлизации на подложке. Фигура 37C-B является принципиальной схемой, иллюстрирующей основанный на подложке конденсатор 3740, использующий ЧНС-материалы.

[00455] Конденсатор 3740 сформирован на подложке 3745 и включает в себя первый проводящий элемент 3750, имеющий различные первые проводящие части 3755, и второй проводящий элемент 3760, имеющий различные вторые проводящие части 3765. Как показано на фигуре, конденсатор 3740 может накапливать заряд во многих электрических полях, создаваемых между одной из первых проводящих частей 3755 и одной из вторых проводящих частей 3765.

[00456] Фигура 37D-B является принципиальной схемой, иллюстрирующей конденсатор 3770 МЭМС-типа, использующий ЧНС-материалы. Конденсатор 3770 сформирован на или присоединен к подложке (не показана) и включает в себя первый проводящий элемент 3780, имеющий несколько первых проводящих частей 3782, и второй проводящий элемент 3790, имеющий несколько вторых проводящих частей 3792, разнесенных от нескольких первых проводящих частей 3782. Как показано на фигуре, второй проводящий элемент 3790 может поступательно перемещаться к и/или от первого проводящего элемента 3780, увеличивая и/или уменьшая емкость между элементами по мере того, как площадь между соответствующими проводящими частями увеличивается и/или уменьшается вследствие перемещения. Дополнительно, второй проводящий элемент 3790 может вращаться относительно первого проводящего элемента 3780, увеличивая и/или уменьшая емкость между элементами по мере того, как площадь между соответствующими проводящими частями увеличивается и/или уменьшается вследствие вращения.

[00457] В некоторых примерах ЧНС-материалы, описанные здесь, переносят и/или распространяют заряд через щели в материалах. Таким образом, в этих примерах использование ЧНС-материалов в качестве проводящих элементов может приводить к сбору зарядов в проводящем элементе, или обкладке, в дискретных рядах или секциях, в общем соответствующих щелям в материалах.

[00458] Фигура 38A-B является видом в поперечном сечении конденсатора по фигуре 37B-B вдоль линии BA. Конденсатор 3800 включает в себя первый проводящий элемент 3810a, имеющий щелевой ЧНС-материал 3814a и модифицирующий слой 3812a, связанный со щелевым ЧНС-материалом 3814a, и второй проводящий элемент 3810b, имеющий щелевой ЧНС-материал 3814b и модифицирующий слой 3812b, связанный со щелевым ЧНС-материалом 3814b. Первый проводящий элемент 3810a отделен от второго проводящего элемента 3810b диэлектрическим слоем 3820.

[00459] После приложения разности потенциалов между первым проводящим элементом 3810a и вторым проводящим элементом 3810b создается электрическое поле между элементами и в диэлектрическом слое 3820 по мере того, как заряды 3830 перемещаются к диэлектрическому слою 3820. Тем не менее, поскольку заряды содержатся в щелях, они собираются в группы зарядов 3830, в общем изолированные друг от друга стенками 3835 щелей в ЧНС-материале 3814a.

[00460] Фигура 38B-B является видом в поперечном сечении конденсатора по фигуре 37B-B вдоль линии BB. Групповые заряды могут образовывать полосы зарядов 3842 на или около поверхности модифицирующего слоя 3840 или стенки щели, разделенные стенками 3844 щелей материала. Таким образом, заряды в ЧНС-материале могут, в ответ на электрическое поле в конденсаторе, образовывать полосы и/или группировки зарядов в проводящих элементах конденсатора.

[00461] В некоторых примерах ЧНС-материалы, образующие проводящие элементы конденсатора, могут демонстрировать чрезвычайно низкое сопротивление течению тока при температурах между температурами перехода традиционных ВТСП-материалов (например, при ~80-135 K) и комнатными температурами (например, при ~275-313 K). В этих примерах конденсатор на основе ЧНС и/или устройство на основе ЧНС, использующее конденсатор, может включать в себя систему охлаждения (не показана), такую как криоохладитель или криостат, используемый для охлаждения конденсатора до критической температуры используемого конденсатором типа модифицированного ЧНС-материала. Например, система охлаждения может быть системой, способной охлаждать конденсатор до температуры, аналогичной температуре жидкого фреона, до температуры, аналогичной температуре льда, или до других температур, поясненных здесь. То есть система охлаждения может быть выбрана на основе типа и структуры ЧНС-материалов, используемых в конденсаторе на основе ЧНС и/или устройстве на основе ЧНС.

[00462] Как описано здесь, в некоторых примерах проводящие элементы (например, обкладки) конденсатора демонстрируют чрезвычайно низкие сопротивления переносимому току, поскольку они образованы из модифицированных ЧНС-материалов. Проводящие элементы могут быть сформированы из нанопровода, ленты или фольги и/или провода.

[00463] При формировании ЧНС-провода множественные ЧНС-ленты или фольги могут размещаться в форме сэндвича так, что они образуют макропровод. Например, катушка может включать в себя несущую конструкцию и одну или более ЧНС-лент или фольг, поддерживаемых несущей конструкцией.

[00464] В дополнение к ЧНС-проводам, конденсаторы могут быть сформированы из ЧНС-нанопроводов. В традиционных терминах, нанопровода являются наноструктурами, которые имеют ширины или диаметры порядка десятков нанометров или менее и в целом неограниченные длины. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 50 нанометров. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 40 нанометров. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 30 нанометров. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 20 нанометров. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 10 нанометров. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 5 нанометров. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину менее 5 нанометров.

[00465] В дополнение к нанопроводам, ЧНС-ленты или фольга также могут быть использованы конденсаторами и устройствами, описанными здесь. Существуют различные методы получения и изготовления лент и/или фольги из ЧНС-материалов. В некоторых примерах такой метод включает в себя осаждение YBCO или другого ЧНС-материала на гибких металлических лентах, покрытых буферными оксидами металлов, формируя ʺпроводник с покрытиемʺ. В ходе обработки в саму металлическую ленту может вводиться текстура, к примеру, посредством использования процесса обработки на основе двуосно-текстурированных подложек с применением прокатки (RABiTS), либо вместо этого может быть осажден текстурированный керамический буферный слой с помощью пучка ионов на подложке из нетекстурированного сплава, к примеру, посредством использования процесса ионно-лучевого осаждения (IBAD). Добавление оксидных слоев предотвращает диффузию металла из ленты в ЧНС-материалы. Другие методы могут использовать процессы химического осаждения из паровой фазы (CVD), процессы физического осаждения из паровой фазы (PVD), молекулярно-лучевую эпитаксию атомных слоев (ALL-MBE) и другие технологии осаждения из раствора для того, чтобы получить ЧНС-материалы.

[00466] Таким образом, модифицированные ЧНС-пленки могут быть сформированы в ленты, фольгу, стержни, полосы, нанопровода, тонкие пленки, другие формы или структуры и/или другие геометрии, способные на накопление заряда в проводящих элементах, таких как обкладки. То есть хотя некоторые подходящие геометрии показаны и описаны здесь для некоторых конденсаторов, возможно множество других геометрий. Эти другие геометрии включают в себя различные рисунки, конфигурации или схемы размещения по длине и/или ширине, в дополнение к отличиям в толщине материалов, использовании различных слоев и других трехмерных структур.

[00467] В некоторых примерах тип материалов, используемых в качестве ЧНС-материалов, может определяться типом применения, использующего ЧНС-материалы. Например, некоторые варианты применения могут использовать ЧНС-материалы, имеющие ЧНС-слой BSCCO, тогда как некоторые варианты применения могут использовать слой YBCO. То есть ЧНС-материалы, описанные здесь, могут быть сформированы в определенные структуры (например, ленты или нанопровода) и быть образованы из определенных ЧНС-материалов, помимо прочих факторов.

[00468] Различные процессы изготовления могут использоваться при формировании конденсаторов на основе ЧНС, описанных здесь. В некоторых примерах нанопроводной проводящий ЧНС-элемент осаждают на размещенную подложку. В некоторых примерах ЧНС-ленту помещают или закрепляют на подложке, непроводящем элементе и/или проводящем элементе. Специалисты в данной области техники поймут, что и другие производственные процессы могут быть использованы при изготовлении и/или формировании конденсаторов, описанных здесь.

[00469] Как пояснено здесь, многие устройства и системы могут использовать, применять и/или включать конденсаторы, такие как модифицированные, щелевые и/или другие новые ЧНС-конденсаторы, которые демонстрируют чрезвычайно низкие сопротивления при высоких температурах или температурах окружающей среды. Следующий раздел описывает несколько примерных устройств, систем и/или применений. Специалисты в данной области техники поймут, что и другие устройства, системы и/или применения также могут использовать модифицированные ЧНС-конденсаторы.

[00470] В некоторых примерах настроенная или резонансная схема может использовать ЧНС-конденсаторы, описанные здесь. В общем, настроенная схема включает в себя и конденсатор и индуктор, чтобы выбирать информацию в конкретных полосах частот. Например, радиоприемник основывается на переменных конденсаторах, чтобы настраивать радио на частоту станции.

[00471] Фигура 39-B является принципиальной схемой, иллюстрирующей настроенную или резонансную схему (цепь) 3900, имеющую ЧНС-конденсатор 3910 и другой компонент, такой как индуктор 3920. Аналоговые схемы, такие как схемы, используемые в вариантах применения с обработкой сигналов, могут использовать конденсаторы, описанные здесь. Эти схемы могут включать в себя конденсатор вместе с другими компонентами (например, LC-схемами, RLC-схемами и т.д.). В некоторых примерах схема 3900 может быть настроенной или резонансной схемой, которая вводит предыскажения или отфильтровывает частоты сигнала. В некоторых примерах схема 3900 может удалять остаточный фоновый шум в крупномасштабных силовых применениях. В некоторых примерах схема 3900 может быть настроенной схемой, используемой при радиоприеме и широковещательной передаче. Специалисты в данной области техники поймут, что схема 3900 может быть реализована во многих других применениях, не описанных здесь.

[00472] В некоторых примерах энергоаккумулирующий компонент может использовать конденсаторы на основе ЧНС, описанные здесь. Например, конденсатор хранит электроэнергию, когда отсоединен от зарядной цепи, демонстрируя характеристики, аналогичные характеристикам аккумуляторных батарей, и зачастую используется в электронных приборах, чтобы поддерживать работоспособными источники питания в то время, пока заменяются аккумуляторные батареи, помимо прочего.

[00473] Фигура 40-B является принципиальной схемой, иллюстрирующей накопительный элемент 4000, имеющий ЧНС-конденсатор. Накопительный элемент 4000 представляет суперконденсатор и включает в себя первый электрод 4010, второй электрод 4020 и разделительный слой. Разделительный слой 4030 отделяет первый электролитический раствор 4045, который содержит заряды 4040, и второй электролитический раствор 4055, содержащий заряды 4050. Такой суперконденсатор, использующий материалы на основе ЧНС, описанные здесь, может накапливать энергию для множества вариантов применения, таких как электромобили и электросети, помимо прочего.

[00474] В некоторых примерах компонент связи может использовать конденсаторы на основе ЧНС, описанные здесь. Например, конденсатор на основе ЧНС может способствовать емкостной связи в цепи, посредством чего конденсатор пропускает сигналы переменного тока, но блокирует сигналы постоянного тока. В качестве другого примера, конденсатор на основе ЧНС может действовать в качестве развязывающего конденсатора, который подавляет шумовые или переходные сигналы между элементами цепи.

[00475] Фигура 41-B является принципиальной схемой, иллюстрирующей элемент 4100 связи, имеющий ЧНС-конденсатор 4130 и резистор 4140. Элемент 4100 связи принимает входной сигнал 4110, регулирует ввод на основе, отчасти, времени заряда конденсатора в сравнении с постоянной времени сигнала и выводит отрегулированный сигнал 4120. Такая цепь связи, использующая конденсаторы на основе ЧНС, описанные здесь, может пропускать аудиосигналы в системе радиосвязи, помимо прочего.

[00476] В некоторых примерах система импульсной мощности может использовать конденсаторы на основе ЧНС, описанные здесь. Например, группы крупных, специально сконструированных конденсаторов высокого напряжения с низкой индуктивностью могут быть использованы для того, чтобы выдавать большие импульсы тока для применений в импульсной энергетике, таких как электромагнитная формовка, генераторы Маркса, импульсные лазеры, сети формирования импульсов, радар, оплавление, ускорители частиц, рельсовые пушки, катушечные пушки и другие варианты применения.

[00477] Фигура 42-B является принципиальной схемой, иллюстрирующей систему 4200 импульсной мощности, имеющую ЧНС-конденсатор. Система 4200 импульсной мощности включает в себя батарею 4100 конденсаторов, образованную из ряда конденсаторов 4220, которые, будучи разряженными, подают импульсы мощности на различные выходы 4230 приборов. Например, система 4200 может быть батареей Маркса, в которой конденсаторы, такие как конденсаторы на основе ЧНС, заряжаются параллельно умеренным напряжением и разряжаются последовательно посредством инициирования искровых промежутков, которые выдают высокое напряжение на нагрузку. В некоторых примерах синхронизирующий элемент может использовать конденсаторы на основе ЧНС, описанные здесь.

[00478] Фигура 43-B является принципиальной схемой, иллюстрирующей синхронизирующий элемент 4310, такой как элемент, выполненный в виде нестабильного мультивибратора 4310, выдающего последовательность импульсов через конденсатор 4330 на основе ЧНС в громкоговоритель 4320. Синхронизирующий элемент 4300 включает в себя таймер 555, конденсатор 4330 на основе ЧНС и громкоговоритель 4320. Конденсатор 4330 обеспечивает постоянную сигнализацию на переменном токе в громкоговоритель при блокировании сигналов постоянного тока, помимо прочего.

[00479] Конечно, и другие системы и устройства могут использовать конденсаторы на основе ЧНС, описанные здесь. Например, системы регулирования мощности, системы коррекции коэффициента мощности, фильтры шумов, демпферы, пускатели электродвигателя, процессоры сигналов, датчики, измерительные устройства, устройства сенсорного ввода, элементы интерфейса ʺчеловек - машинаʺ, нейронные сети и т.д.

[00480] В некоторых вариантах реализации конденсатор, который включает в себя модифицированные ЧНС-материалы, может быть описан следующим образом:

[00481] Конденсатор, содержащий: первую обкладку, сформированную из модифицированного ЧНС-материала; и вторую обкладку, сформированную из модифицированного ЧНС-материала; при этом модифицированный ЧНС-материал включает в себя слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00482] Способ формирования конденсатора, включающий: формирование первой обкладки из модифицированного ЧНС-материала; формирование второй обкладки из модифицированного ЧНС-материала; и размещение первой обкладки на определенном расстоянии от второй обкладки.

[00483] Конденсатор, содержащий: первый модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); и второй модифицированный ЧНС-элемент, отстоящий на определенное расстояние от первого модифицированного ЧНС-элемента.

[00484] Конденсатор, содержащий: первую обкладку, сформированную из модифицированного ЧНС-материала; вторую обкладку, сформированную из модифицированного ЧНС-материала; и диэлектрик, размещенный между первой обкладкой и второй обкладкой; при этом модифицированный ЧНС-материал включает в себя слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00485] Способ формирования конденсатора, включающий: формирование первой обкладки из модифицированного ЧНС-материала; формирование второй обкладки из модифицированного ЧНС-материала; размещение первой обкладки на определенном расстоянии от второй обкладки; и помещение диэлектрика между первой обкладкой и второй обкладкой.

[00486] Конденсатор, содержащий: первый модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); второй модифицированный ЧНС-элемент, отстоящий на определенное расстояние от первого модифицированного ЧНС-элемента; и диэлектрический материал, размещенный между первым модифицированным ЧНС-элементом и вторым модифицированным ЧНС-элементом.

[00487] Конденсатор, содержащий: подложку; первый проводящий элемент, осажденный на подложке и сформированный из модифицированного ЧНС-материала; второй проводящий элемент, осажденный на подложке рядом с первым проводящим элементом и сформированный из модифицированного ЧНС-материала; и при этом модифицированный ЧНС-материал включает в себя слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00488] Способ формирования конденсатора, включающий: осаждение первого проводящего элемента, сформированного из модифицированного ЧНС-материала, на подложке; и осаждение второго проводящего элемента, сформированного из модифицированного ЧНС-материала, рядом с первым проводящим элементом на подложке.

[00489] Конденсатор, содержащий: первый модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), осажденный на подложке; и второй модифицированный ЧНС-элемент, осажденный на подложке рядом с первым модифицированным ЧНС-элементом и отстоящий на определенное расстояние от первого модифицированного ЧНС-элемента.

[00490] Конденсатор, содержащий: первый проводящий элемент, сформированный из модифицированного ЧНС-материала; второй проводящий элемент, сформированный из модифицированного ЧНС-материала и выполненный с возможностью перемещаться относительно первого проводящего элемента; и при этом модифицированный ЧНС-материал включает в себя слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00491] Конденсатор, содержащий: первый модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); второй модифицированный ЧНС-элемент; и позиционирующий компонент, при этом позиционирующий компонент выполнен с возможностью перемещать второй модифицированный ЧНС-элемент относительно первого модифицированного ЧНС-элемента.

[00492] Проводящий элемент для использования в конденсаторе на основе МЭМС, содержащий: первый слой ЧНС-материала; и второй слой модифицирующего материала, который модифицирует фононные характеристики ЧНС-материала.

[00493] Цепь, содержащая: индуктор; и конденсатор, при этом конденсатор включает в себя: первый проводящий элемент, сформированный из модифицированного ЧНС-материала; второй проводящий элемент, сформированный из модифицированного ЧНС-материала.

[00494] Конденсатор для использования в устройстве обработки сигналов, содержащий: первый проводящий элемент, сформированный из модифицированного ЧНС-материала; и второй проводящий элемент, сформированный из модифицированного ЧНС-материала; при этом модифицированный ЧНС-материал включает в себя слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00495] Конденсатор, выполненный с возможностью обмениваться энергией с индуктором в цепи, содержащий: первый проводящий элемент, сформированный на подложке; и второй проводящий элемент, сформированный на подложке и размещенный рядом с первым проводящим элементом; при этом первый проводящий элемент и второй проводящий элемент демонстрируют чрезвычайно низкое сопротивление электрическому заряду при температурах выше 150 K при стандартном давлении.

[00496] Ультраконденсатор, содержащий: первый проводящий элемент, сформированный из модифицированного ЧНС-материала; второй проводящий элемент, сформированный из модифицированного ЧНС-материала; разделительный слой, помещенный между первым проводящим элементом и вторым проводящим элементом.

[00497] Ультраконденсатор, содержащий: первый проводящий элемент, сформированный из щелевого ЧНС-материала; второй проводящий элемент, сформированный из щелевого ЧНС-материала; разделительный слой, помещенный между первым проводящим элементом и вторым проводящим элементом.

[00498] Цепь связи, содержащая: резистор; и конденсатор, при этом конденсатор включает в себя: первый проводящий элемент, сформированный из модифицированного ЧНС-материала; и второй проводящий элемент, сформированный из модифицированного ЧНС-материала; при этом модифицированный ЧНС-материал включает в себя слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00499] Цепь связи, содержащая: резистор; и конденсатор, при этом конденсатор включает в себя: первый проводящий элемент, сформированный из щелевого ЧНС-материала; и второй проводящий элемент, сформированный из щелевого ЧНС-материала; при этом щелевой ЧНС-материал включает в себя слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00500] Система импульсной мощности, содержащая: батарею конденсаторов, при этом каждый из конденсаторов в батарее конденсаторов включает в себя: первый проводящий элемент, сформированный из модифицированного ЧНС-материала; и второй проводящий элемент, сформированный из модифицированного ЧНС-материала; при этом модифицированный ЧНС-материал включает в себя слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00501] Система импульсной мощности, содержащая: батарею конденсаторов, при этом каждый из конденсаторов в батарее конденсаторов включает в себя: первый проводящий элемент, сформированный из ЧНС-материала; и второй проводящий элемент, сформированный из ЧНС-материала; при этом ЧНС-материал включает в себя слой щелевого ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя щелевого ЧНС-материала.

[00502] Датчик, содержащий: конденсатор, при этом конденсатор включает в себя: первый проводящий элемент, сформированный из модифицированного ЧНС-материала; и второй проводящий элемент, сформированный из модифицированного ЧНС-материала; при этом модифицированный ЧНС-материал включает в себя слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00503] Датчик, содержащий: конденсатор, при этом конденсатор включает в себя: первый проводящий элемент, сформированный из ЧНС-материала; и второй проводящий элемент, сформированный из ЧНС-материала; при этом ЧНС-материал включает в себя слой щелевого ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя щелевого ЧНС-материала.

Глава 6. Индукторы, сформированные из ЧНС-материалов

[00504] Эта глава описания относится к фигурам 1-36 и фигурам с 37-C по 43-C; соответственно, все ссылочные номера, включенные в этот раздел, относятся к элементам, находящимся на этих фигурах.

[00505] Описываются индукторы, такие как индукторы с воздушным сердечником или магнитным сердечником, которые включают в себя компоненты, сформированные из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), таких как модифицированные ЧНС-материалы, щелевые ЧНС-материалы и/или другие новые ЧНС-материалы. В некоторых примерах индукторы включают в себя сердечник и нанопроводную катушку, сформированную из ЧНС-материалов. В некоторых примерах индукторы включают в себя сердечник и катушку, сформированную из ЧНС-материалов, таких как ЧНС-ленты или фольга. В некоторых примерах индукторы сформированы с использованием тонкопленочных ЧНС-материалов. ЧНС-материалы обеспечивают и/или проявляют чрезвычайно низкие сопротивления току при температурах более высоких, чем температуры, обычно ассоциирующиеся с существующими высокотемпературными сверхпроводниками (ВТСП), улучшая рабочие характеристики устройств при этих более высоких температурах, помимо других преимуществ.

[00506] В некоторых примерах ЧНС-материалы изготавливают, исходя из типа материалов, применения ЧНС-материалов, размера компонента, использующего ЧНС-материалы, эксплуатационных требований к устройству, системе и/или машине, использующей ЧНС-материалы, и т.д. По сути, в ходе конструирования и изготовления индуктора или устройства на основе индуктора, материал, используемый в качестве базового слоя ЧНС-компонента, и/или материал, используемый в качестве модифицирующего слоя ЧНС-компонента, может быть выбран на основе различных соображений и требуемых рабочих и производственно-технологических характеристик.

[00507] Различные устройства, применения и/или системы могут использовать модифицированные, щелевые и/или новые индукторы на основе ЧНС. В некоторых примерах настраиваемые или резонансные контуры и связанные с ними применения используют ЧНС-индукторы. В некоторых примерах трансформаторы и связанные с ними применения используют ЧНС-индукторы. В некоторых примерах устройства хранения (аккумулирования) энергии и связанные с ними применения используют ЧНС-индукторы. В некоторых примерах токоограничивающие устройства, такие как ограничители тока повреждения, и связанные с ними применения используют ЧНС-индукторы.

[00508] Фигура 37-C является принципиальной схемой, иллюстрирующей индуктор 3700 с воздушным сердечником, сформированный из модифицированных, щелевых и/или новых ЧНС-материалов. Индуктор 3700 включает в себя катушку 3710 и воздушный сердечник 3720. Когда катушка 3710 переносит ток (например, в направлении вправо на странице), в воздушном сердечнике 3720 (т.е. в области, где находился бы сердечник) создается магнитное поле 3730. Катушка сформирована, по меньшей мере частично, из ЧНС-материалов, таких как ЧНС-пленка, имеющая базовый слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, сформированный на базовом слое. Различные подходящие ЧНС-пленки подробно описаны здесь.

[00509] Аккумулятор или другой источник питания (не показан) может прикладывать напряжение к ЧНС-катушке 3710, вынуждая протекать ток в катушке 3710. Будучи сформированной из ЧНС-материалов, катушка 3710 оказывает малое или нулевое сопротивление течению тока при температурах более высоких, чем температуры, используемые в традиционных ВТСП-материалах, к примеру, при комнатных температурах или температурах окружающей среды (например, при ~21 градусе по Цельсию). Электрический ток в катушке создает магнитное поле в области 3720 сердечника, которое может быть использовано для того, чтобы переносить энергию, ограничивать энергию и т.д.

[00510] Поскольку индуктор 3700 включает в себя катушку 3710, сформированную из материалов с чрезвычайно низким сопротивлением (т.е. модифицированной ЧНС-пленки), индуктор может действовать аналогично идеальной индукционной катушке, когда катушка 3710 демонстрирует малые или нулевые потери вследствие сопротивления обмотки или последовательного сопротивления, типично обнаруживаемого в индукторах с традиционными проводящими катушками (например, медными катушками), независимо от тока через катушку 3710. То есть индуктор 3700 может демонстрировать очень высокую добротность (Q) (например, приближающуюся к бесконечности), которая представляет собой отношение его индуктивного реактивного сопротивления к сопротивлению на данной частоте, или Q=(индуктивное реактивное сопротивление)/сопротивление.

[00511] В некоторых примерах ЧНС-катушка оказывает чрезвычайно низкое сопротивление течению тока при температурах между температурами перехода традиционных ВТСП-материалов (например, при ~80-135 K) и комнатными температурами (например, при ~294 K). В этих примерах индуктор может включать в себя систему охлаждения (не показана), такую как криоохладитель или криостат, используемую для того, чтобы охлаждать катушку 3710 до критической температуры используемого катушкой 3710 типа ЧНС-материалов. Например, система охлаждения может быть системой, способной на охлаждение катушки 3710 до температуры, аналогичной температуре жидкого фреона™, до температуры, аналогичной температуре льда, или до других температур, поясненных здесь. То есть система охлаждения может быть выбрана на основе типа и структуры ЧНС-материалов, используемых в катушке 3710.

[00512] В некоторых примерах воздушный сердечник 3720 не включает в себя какого-либо дополнительного материала, и индуктор 3700 является катушкой без физического сердечника, такой как отдельно стоящая катушка (например, катушка, показанная на фигуре). В некоторых примерах воздушный сердечник 3720 образован из немагнитного материала (не показан), такого как пластиковые или керамические материалы. Материал или форма сердечника может выбираться на основе множества факторов. Например, выбор материала сердечника, имеющего более высокую проницаемость, чем проницаемость воздуха, в общем увеличивает плотность получаемого магнитного поля 3730 и тем самым увеличивает индуктивность индуктора 3700. В другом примере выбор материала сердечника может определять желание уменьшить потери в сердечнике в высокочастотных вариантах применения. Специалисты в данной области техники поймут, что сердечник может быть сформирован из ряда различных материалов и с рядом различных форм с тем, чтобы достигать определенных требуемых свойств и/или рабочих характеристик.

[00513] Как известно в данной области техники, конфигурация катушки 3710 может влиять на определенные рабочие характеристики, такие как индуктивность. Например, число витков катушки, площадь поперечного сечения катушки, длина катушки и т.д. может влиять на индуктивность индуктора. Из этого следует, что индуктор 3700, хотя он и показан в одной конфигурации, может быть сконфигурирован множеством способов для того, чтобы достигать определенных рабочих характеристик (например, значений индуктивности), с тем чтобы уменьшать определенные нежелательные эффекты (например, скин-эффекты, эффекты близости, паразитные емкости) и т.д.

[00514] В некоторых примерах катушка 3710 может включать в себя множество витков, находящихся параллельно друг другу. В некоторых примерах катушка может включать в себя небольшое число витков, которые навиты под различными углами друг к другу. Таким образом, катушка 3710 может быть сформирована во множестве различных конфигураций, таких как сотовые, шахматные рисунки, волновые обмотки, в которых последовательные витки располагаются крест-накрест под различными углами друг к другу, паутинные рисунки или пи-образные обмотки, в которых катушка образована из плоских спиральных катушек, разнесенных друг от друга, в виде многожильных проводов, в которых различные жилы (стренги) изолированы друг от друга, чтобы уменьшить сопротивление переменному току, и т.д. Эти технологии могут приспосабливаться, чтобы увеличивать авторезонансную частоту и добротность (Q) индуктора, помимо других преимуществ.

[00515] В дополнение к индукторам с воздушным сердечником, индукторы с магнитным сердечником, такие как индуктор 3800, также могут использовать модифицированные, щелевые и/или новые ЧНС-материалы, поясненные здесь. Фигура 38-C является принципиальной схемой, иллюстрирующей индуктор 3800 с магнитным сердечником, использующий ЧНС-материалы. Индуктор 3800 включает в себя катушку 3810 и магнитный сердечник 3820, к примеру, сердечник, сформированный из ферромагнетика или ферромагнитных материалов. Аналогично индуктору 3700 по фигуре 37-C, магнитное поле 3830 создается в сердечнике 3820, когда катушкой 3810 переносится ток. Катушка сформирована, по меньшей мере частично, из ЧНС-пленки, такой как пленка, имеющая базовый слой ЧНС-материала и сформированный на базовом слое модифицирующий слой. Различные подходящие ЧНС-пленки подробно описываются здесь. Будучи сформированной из ЧНС-пленки, катушка 3810 оказывает малое или нулевое сопротивление электрическому току при температурах более высоких, чем температуры, используемые в традиционных ВТСП-материалах, к примеру, при комнатных температурах или температурах окружающей среды (например, при ~21 градусе по Цельсию). Электрический ток в катушке создает магнитное поле 3830 в сердечнике 3820, которое может быть использовано для того, чтобы накапливать энергию, переносить энергию, ограничивать энергию и т.д.

[00516] Магнитный сердечник 3820, сформированный из ферромагнетика или ферромагнитных материалов, увеличивает индуктивность индуктора 3800, поскольку магнитная проницаемость магнитного материала в полученном магнитном поле 3830 выше проницаемости воздуха, и тем самым в большей степени поддерживает формирование магнитного поля 3830 вследствие намагничивания магнитного материала. Например, магнитный сердечник может увеличивать индуктивность на коэффициент в 1000 раз или более.

[00517] Индуктор 3800 может использовать различные специальные материалы в магнитном сердечнике 3820. В некоторых примерах магнитный сердечник 3820 образован из ферромагнитного материала, такого как железо. В некоторых примерах магнитный сердечник 3820 образован из ферромагнитного материала, такого как феррит. В некоторых примерах магнитный сердечник 3820 образован из слоистых (шихтованных) магнитных материалов, таких как набранные пластины из кремнистой стали, метгласс или другие материалы. Специалисты в данной области техники поймут, что могут быть использованы и другие материалы, в зависимости от потребностей и требований к индуктору 3800.

[00518] Помимо этого, магнитный сердечник 3820 (и, таким образом, индуктор 3800) может быть выполнен во множестве различных форм. В некоторых примерах магнитный сердечник 3820 может быть стержнем или цилиндром. В некоторых случаях магнитный сердечник 3820 может быть кольцом или тороидом. В некоторых случаях магнитный сердечник 3820 может быть подвижным, позволяя индуктору 3800 реализовывать переменную индуктивность. Специалисты в данной области техники поймут, что могут быть использованы и другие формы и конфигурации, в зависимости от потребностей и требований к индуктору 3800. Например, магнитный сердечник 3820 может быть сконструирован для ограничения различных недостатков, таких как потери в сердечнике вследствие вихревых токов и/или гистерезис и/или нелинейность индуктивности, помимо прочего.

[00519] Таким образом, в некоторых примерах формирование катушки 3710 индуктора 3700 или катушки 3810 индуктора 3800 с использованием модифицированных ЧНС-материалов и/или компонентов, таких как модифицированные ЧНС-пленки, увеличивает добротность Q индукторов посредством снижения или исключения сопротивления току в катушках, помимо других преимуществ.

[00520] Как описано здесь, в некоторых примерах катушка индуктора демонстрирует чрезвычайно низкие сопротивления переносимому току, поскольку она образована из ЧНС-материалов, таких как модифицированные ЧНС-материалы, щелевые ЧНС-материалы, новые ЧНС-материалы и т.д. Фигура 39A-C является принципиальной схемой, иллюстрирующей индуктор 3900, использующий ЧНС-провод. Индуктор 3900 включает в себя катушку 3902, сформированную в качестве ЧНС-провода, который состоит из ЧНС-компонентов, описанных здесь, таких как модифицированные ЧНС-пленки.

[00521] При формировании ЧНС-провода несколько ЧНС-лент или фольг могут быть наслоены сэндвичем друг на друга так, что они формируют макропровод. Например, катушка может включать в себя несущую конструкцию и одну или более ЧНС-лент или фольг, поддерживаемых несущей конструкцией.

[00522] В дополнение к ЧНС-проводам, индукторы могут быть сформированы из ЧНС-нанопроводов. В традиционных терминах, нанопровода являются наноструктурами, которые имеют ширины или диаметры порядка десятков нанометров или менее и в целом неограниченные длины. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 50 нанометров. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 40 нанометров. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 30 нанометров. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 20 нанометров. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 10 нанометров. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 5 нанометров. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину менее 5 нанометров.

[00523] В дополнение к нанопроводам, ЧНС-ленты или фольга также могут быть использованы посредством индукторов и устройств, описанных здесь. Фигура 39B-C является принципиальной схемой, иллюстрирующей индуктор 3910, использующий ЧНС-ленту или фольгу. Индуктор 3910 включает в себя сердечник 3912, к примеру, железный сердечник, и катушку 3914, сформированную из ЧНС-ленты.

[00524] Существуют различные методы получения и изготовления лент и/или фольги из ЧНС-материалов. В некоторых примерах такие методы включает в себя осаждение YBCO или другого ЧНС-материала на гибких металлических лентах, покрытых буферными оксидами металлов, формируя ʺпроводник с покрытиемʺ. В ходе обработки в саму металлическую ленту может вводиться текстура, к примеру, посредством использования процесса обработки на основе двуосно-текстурированных подложек с применением прокатки (RABiTS), либо вместо этого на подложке из нетекстурированного сплава может быть осажден текстурированный керамический буферный слой посредством использования пучка ионов, к примеру, посредством использования процесса ионно-лучевого осаждения (IBAD). Добавление оксидных слоев предотвращает диффузию металла из ленты в ЧНС-материалы. Другие методы могут использовать процессы химического осаждения из паровой фазы (CVD), процессы физического осаждения из паровой фазы (PVD), молекулярно-лучевую эпитаксию атомных слоев (ALL-MBE) и другие методы осаждения из раствора для того, чтобы формировать ЧНС-материалы.

[00525] В некоторых примерах тонкопленочные индукторы могут использовать ЧНС-компоненты, описанные здесь. Фигура 39C-C является принципиальной схемой, иллюстрирующей индуктор 3920, использующий тонкопленочный ЧНС-компонент, такой как модифицированный, щелевой и/или новый ЧНС-компонент. Индуктор 3920 включает в себя ЧНС-катушку 3922, сформированную на печатной плате 3924 или другой подходящей подложке (например, LaSrGaO), и необязательный магнитный сердечник 3926. Катушка 3922, которая может быть модифицированной ЧНС-пленкой, вытравленной на плате 3924 или подложке, либо нанопроводом, расположенным на или в подложке, может быть сформирована во множестве конфигураций и/или рисунков, в зависимости от потребностей устройства или системы, использующей индуктор. Дополнительно, необязательный магнитный сердечник 3926 может быть вытравлен на плате 3924, как показано, или может быть плоским сердечником (не показан), размещенным выше и/или ниже катушки 3922.

[00526] Таким образом, ЧНС-материалы могут быть сформированы как провода (проволоки), ленты, фольга, стержни, полосы, нанопровода, тонкие пленки, другие винтовые/спиральные формы, структуры и/или геометрии, допускающие перемещение или перенос тока из одной точки в другую, с тем чтобы создавать магнитное поле. То есть хотя для некоторых индукторов показаны и описаны здесь некоторые подходящие геометрии, возможно множество других геометрий. Эти другие геометрии включают в себя различные рисунки, конфигурации или схемы размещения по длине и/или ширине, в дополнение к отличиям в толщине материалов, использовании различных слоев и других трехмерных структур.

[00527] В некоторых примерах тип материалов, используемых в ЧНС-материалах, может быть определен типом применения, использующего ЧНС-материалы. Например, некоторые применения могут использовать ЧНС-слой BSCCO, тогда как другие применения могут использовать ЧНС-слой YBCO. То есть ЧНС-материалы, описанные здесь, могут быть сформированы в определенные структуры (например, провода, ленты, фольги, тонкие пленки и/или нанопровода) и образованы из определенных материалов (например, YBCO или BSCCO), исходя из типа машины или компонента, использующего ЧНС-материалы, помимо прочих факторов.

[00528] Различные процессы могут использоваться при изготовлении индуктора, такого как индукторы 3900, 3910 и/или 3920. В некоторых примерах сердечник формируется, поддерживается, закрепляется, принимается и/или размещается. Сердечник может принимать различные формы или конфигурации. Примерные конфигурации включают в себя цилиндрический стержень, форму одной буквы ʺIʺ, форму буквы ʺCʺ или ʺUʺ, форму буквы ʺEʺ, формы пары букв ʺEʺ, форму горшка, тороидальную форму, форму кольца или валика, плоскую форму и т.д. Сердечник может быть сформирован из различных немагнитных и магнитных материалов. Примерные материалы включают в себя железо или мягкое железо, кремнистую сталь, различные слоистые материалы, сплавы кремния, карбонильное железо, железные порошки, ферримагнитную керамику, стекловидные или аморфные металлы, керамику, пластмассу, метгласс, воздух и т.д.

[00529] Помимо этого, катушка, к примеру, катушка, сформированная из ЧНС-нанопровода, ленты или тонкой пленки, выполняется с требуемой формой или рисунком и соединяется со сформированным или поддерживаемым сердечником. В некоторых примерах сердечник отсутствует, и модифицированный ЧНС-нанопровод выполняется с требуемой формой или рисунком. В некоторых примерах модифицированная нанопроводная ЧНС-катушка травится непосредственно на печатной плате или формируется или травится в интегральной схеме, и плоский магнитный сердечник позиционируется относительно вытравленной катушки. Специалисты в данной области техники поймут, что и другие технологические процессы могут быть использованы при изготовлении и/или формировании индукторов, описанных здесь.

[00530] Как пояснено здесь, множество устройств и систем могут использовать, применять и/или содержать индукторы, такие как модифицированные, щелевые и/или новые ЧНС-индукторы, которые демонстрируют чрезвычайно низкие сопротивления при высоких температурах или температурах окружающей среды, к примеру, при температурах между 150 K и 313 K, или выше 313 K. То есть фактически любое устройство или система, которая использует энергию, накопленную в полученном из-за электрического тока магнитном поле, может включать ЧНС-индукторы, описанные здесь. Например, системы, которые переносят, преобразуют и/или сохраняют энергию, информацию и/или объекты, могут использовать ЧНС-индукторы, описанные здесь. Следующий раздел описывает несколько примерных устройств, систем и/или вариантов применения. Специалисты в данной области техники поймут, что другие устройства, системы и/или варианты применения также могут использовать ЧНС-индукторы, описанные здесь.

[00531] В некоторых примерах аналоговые схемы, к примеру, схемы, используемые в вариантах применения с обработкой сигналов, могут использовать индукторы, описанные здесь. Фигура 40-C является принципиальной схемой, иллюстрирующей настроенную или резонансную схему 4000, имеющую индуктор 4010 на основе ЧНС и конденсатор 4020. Такие схемы могут включать в себя индуктор вместе с другими компонентами (например, LC-схемами, RLC-схемами и т.д.). В некоторых примерах схема 4000 может быть настроенной или резонансной схемой, которая усиливает и/или ослабляет частоты сигнала. В некоторых примерах схема 4000 может удалять остаточные фоновые шумы (например, посредством фильтрации сигналов на 60 Гц и ассоциированных гармоник) в вариантах применения для промышленных энергосистем. В некоторых примерах схема 4000 может быть настроенной схемой, используемой при радиоприеме и широковещательной передаче. Специалисты в данной области техники поймут, что схема 4000 может быть реализована во многих других применениях, не описанных здесь.

[00532] Использование материалов с чрезвычайно низким сопротивлением, таких как модифицированные ЧНС-материалы, описанные здесь, может обеспечить множество преимуществ и выгод схеме 4000. Например, схема, имеющая ЧНС-индукторы, используемые в магнитометре (например, СКВИДе), может позволить магнитометру измерять чрезвычайно небольшие магнитные поля (например, порядка одного флаксона), помимо других преимуществ, без необходимости в дорогих системах охлаждения, типичных для магнитометров, использующих традиционные сверхпроводящие ВТСП-элементы.

[00533] В некоторых примерах трансформаторы и другие устройства и системы передачи энергии могут использовать индукторы, описанные здесь. Фигура 41-C является принципиальной схемой, иллюстрирующей трансформатор 4100, имеющий ЧНС-индуктор. Трансформатор 4100 включает в себя магнитный сердечник 4110, первичную обмотку 4120, имеющую витки 4125 первичной обмотки, и вторичную обмотку 4130, имеющую витки 4135 вторичной обмотки. Первичная обмотка 4120 и вторичная обмотка 4130 сформированы из ЧНС-материалов, таких как модифицированные ЧНС-нанопровода. В некоторых примерах трансформатор 4100 может быть частью энергосети общего пользования. В некоторых примерах трансформатор 4100 может быть частью приборов и других электронных устройств, которые повышают и/или понижают напряжения питания в ходе работы. В некоторых примерах трансформатор 4100 может быть сигнальным или аудиотрансформатором. Специалисты в данной области техники поймут, что трансформатор 4100 может быть реализован во многих других применениях и устройствах, не описанных здесь.

[00534] Использование материалов с чрезвычайно низким сопротивлением, таких как ЧНС-материалы, описанные здесь, может обеспечить множество преимуществ и выгод трансформатору 4100 и/или различным применениям. Например, трансформаторы, использующие модифицированные ЧНС-материалы в катушках, демонстрируют меньшие потери на сопротивление, что может существенно влиять на эксплуатационные затраты посредством минимизации потерь энергии в трансформаторе, помимо других преимуществ, при недопущении проблем, связанных с традиционными сверхпроводящими материалами, таких как высокие затраты вследствие дорогих систем охлаждения, помимо прочего.

[00535] В некоторых примерах устройства накопления энергии, такие как сверхпроводящие индуктивные системы накопления энергии (СПИНЭ) (от англ. ʺsuperconducting magnetic energy storageʺ, SMES) и другие магнитные системы накопления энергии, могут использовать ЧНС-индукторы, описанные здесь. Фигура 42-C является принципиальной схемой, иллюстрирующей систему 4200 накопления энергии, имеющую ЧНС-индуктор. Система 4200 накопления энергии включает в себя компонент 4210 накопления, имеющий индукционную катушку (или катушки) 4215, и систему 4220 регулирования мощности, имеющую инвертор-выпрямитель 4225. Компонент 4210 накопления накапливает энергию в магнитных полях, создаваемых индукторами 4215, сформированными из модифицированных ЧНС-материалов. Система 4220 регулирования мощности может принимать энергию из компонента 4210 накопления, регулировать принимаемую энергию (например, преобразовывать накопленный постоянный ток в переменный ток) и подавать отрегулированную энергию в различные источники, такие как силовая установка 4230. Специалисты в данной области техники поймут, что система 4200 накопления энергии может быть реализована во многих других применениях и устройствах, не описанных здесь.

[00536] Использование материалов с чрезвычайно низким сопротивлением, таких как модифицированные ЧНС-материалы, описанные здесь, может обеспечить множество преимуществ и выгод системе 4200 накопления энергии и различным применениям. Например, традиционные СПИНЭ-системы теряют наименьшее количество накопленной энергии по сравнению с другими системами накопления энергии, но затраты и другие проблемы, связанные с поддержанием высокотемпературных сверхпроводников в традиционных СПИНЭ-системах при температурах порядка жидкого азота, препятствуют их повсеместному распостранению, помимо других проблем. С другой стороны, модифицированные ЧНС-индукторы, описанные здесь, обеспечивают аналогичные традиционным СПИНЭ-системам преимущества (например, незначительные потери энергии), но без проблем (например, затрат на криоохладители), связанных с традиционными СПИНЭ-системами, поскольку они демонстрируют ЧНС-свойства при очень высоких температурах, к примеру, при любом значении между температурой жидкого фреона и до комнатных температур или выше.

[00537] В некоторых примерах системы электропередачи могут использовать ЧНС-материалы, описанные здесь. Фигура 43-C является принципиальной схемой, иллюстрирующей систему 4300 ограничения по току, такую как ограничитель тока повреждения (от англ. ʺfault current limiterʺ, FCL), имеющий ЧНС-индуктор. Система ограничения по току включает в себя ограничитель 4310 тока, состоящий из ЧНС-индуктора 4315. Ограничитель 4310 тока, такой как последовательный резистивный ограничитель, размещается между линией 4320 и нагрузкой 4330 и действует в качестве триггерной катушки посредством шунтирования тока повреждения на резистор 4330, поглощающий большую часть энергии во время повреждения в системе 4300. Специалисты в данной области техники поймут, что система электропередачи может реализовывать ЧНС-индукторы во многих других применениях и устройствах, не описанных подробно на фигуре 43-C.

[00538] Использование материалов с чрезвычайно низким сопротивлением, таких как модифицированные, щелевые и/или новые ЧНС-материалы, описанные здесь, может обеспечить множество преимуществ и выгод системе электропередачи и различным применениям. Например, ЧНС-индукторы могут выполнять функцию ограничения токов повреждения в системе в течение состояний повреждения без добавления импеданса в систему в нормальных рабочих режимах, поскольку они демонстрируют чрезвычайно низкое сопротивление току в системе, помимо других преимуществ.

[00539] В некоторых примерах некоторые или все системы и устройства, описанные здесь, могут использовать недорогие системы охлаждения в вариантах применения, где конкретные ЧНС-материалы, используемые при таком применении, демонстрируют чрезвычайно низкие сопротивления при температурах ниже температур окружающей среды. Как пояснено здесь, в этих примерах применение может включать в себя систему охлаждения (не показана), такую как система, которая охлаждает ЧНС-индуктор до температуры, аналогичной температуре жидкого фреона, до температуры, аналогичной температуре льда, или до других температур, поясненных здесь. Система охлаждения может быть выбрана на основе типа и структуры ЧНС-материалов, используемых посредством вариантов применения, и/или индукторов, используемых посредством вариантов применения.

[00540] В дополнение к системам, устройствам и/или применениям, описанным здесь, специалисты в данной области техники осознают, что и другие системы, устройства и применения, которые включают в себя индукторы, могут использовать модифицированные, щелевые и/или новые ЧНС-индукторы, описанные здесь.

[00541] В некоторых вариантах реализации индуктор, который включает в себя модифицированные ЧНС-материалы, может быть описан следующим образом:

[00542] Индуктор, содержащий: воздушный сердечник; и модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), выполненный в форме катушки, по меньшей мере частично окружающей воздушный сердечник; при этом модифицированный ЧНС-элемент сформирован из модифицированной ЧНС-пленки, имеющей первый слой, состоящий из ЧНС-материала, и второй слой, состоящий из модифицирующего материала, связанного с ЧНС-материалом первого слоя.

[00543] Аппарат, содержащий: подложку; катушку, заделанную в подложке; и первый магнитный сердечник, размещенный выше поверхности подложки; и компонент охлаждения, выполненный с возможностью поддерживать катушку, заделанную в подложке, при температуре ниже температуры окружения подложки; при этом катушка включает в себя первую часть, имеющую материал с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), и вторую часть, связанную с первой частью, которая понижает сопротивление ЧНС-материала.

[00544] Аппарат, содержащий: магнитный сердечник; и трехмерную катушку, намотанную по меньшей мере частично вокруг магнитного сердечника; при этом трехмерная катушка включает в себя первую часть, имеющую материал с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), и вторую часть, связанную с первой частью, которая понижает сопротивление ЧНС-материала.

[00545] Индуктор, выполненный с возможностью помещения между нагрузкой и линией, причем индуктор содержит: модифицированный ЧНС-материал, имеющий первый слой, сформированный из ЧНС-материала, и второй слой, сформированный из материала, который модифицирует сопротивление ЧНС-материала; при этом индуктор выполнен с возможностью не сопротивляться проходящему через индуктор току при нормальных уровнях нагрузки и сопротивляться проходящему через индуктор току при уровнях нагрузки при повреждениях.

[00546] Система накопления энергии, содержащая: компонент накопления, при этом компонент накопления включает в себя индуктор, сформированный из модифицированной ЧНС-пленки, и выполнен с возможностью накапливать энергию в создаваемом индуктором магнитном поле; компонент регулирования мощности, при этом компонент регулирования мощности выполнен с возможностью регулировать энергию, принимаемую из компонента накопления; и компонент источника питания, при этом компонент источника питания выполнен с возможностью подавать отрегулированную энергию получателю.

[00547] Индуктор, содержащий: подложку; и модифицированную пленку с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), сформированную на поверхности подложки; при этом модифицированная ЧНС-пленка включает в себя первый слой, состоящий из ЧНС-материала, и второй слой, состоящий из модифицирующего материала, связанного с ЧНС-материалом первого слоя.

[00548] Трансформатор, содержащий: первичную обмотку, при этом первичная обмотка включает в себя: первый магнитный сердечник; первый модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), выполненный в форме катушки, имеющей первое число витков и по меньшей мере частично окружающей магнитный сердечник; и вторичную обмотку, при этом вторичная обмотка включает в себя: второй магнитный сердечник; второй модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), выполненный в форме катушки, имеющей второе число витков и по меньшей мере частично окружающей магнитный сердечник; при этом первый и второй модифицированные ЧНС-элементы сформированы из модифицированной ЧНС-пленки, имеющей первый слой, состоящий из ЧНС-материала, и второй слой, состоящий из модифицирующего материала, связанного с ЧНС-материалом первого слоя.

[00549] Индуктор для использования в устройстве обработки сигналов, содержащий: магнитный сердечник; и трехмерную катушку, намотанную по меньшей мере частично вокруг магнитного сердечника; при этом трехмерная катушка включает в себя первую часть, имеющую материал с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), и вторую часть, связанную с первой частью, которая понижает сопротивление ЧНС-материала.

Глава 7. Транзисторы, сформированные из ЧНС-материалов

[00550] Эта глава описания относится к фигурам 1-36 и фигурам с 37-D по 44-D; соответственно, все ссылочные номера, включенные в этот раздел, относятся к элементам, находящимся на этих фигурах.

[00551] Описываются транзисторы и другие аналогичные устройства, к примеру, логические устройства, которые включают в себя компоненты, сформированные из модифицированных материалов с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС) и/или щелевых ЧНС-материалов. Как пояснено здесь, модифицированные и/или щелевые ЧНС-материалы демонстрируют чрезвычайно низкое сопротивление электрическому заряду (например, потоку электронов) и/или чрезвычайно высокую проводимость электрического заряда при высоких температурах, таких как температуры выше 150 K, при давлениях окружающей среды или стандартных давлениях.

[00552] В некоторых примерах устройства включают в себя переход, сформированный из полупроводникового элемента и ЧНС-элемента. Например, устройства, которые могут использовать такой переход ʺЧНС-элемент - полупроводникʺ, включают в себя переходы Джозефсона, биполярные транзисторы с переходами, полевые транзисторы (FET), усилители, переключатели, логические вентили, микропроцессорные элементы, микропроцессоры и т.д.

[00553] В некоторых примерах ЧНС-материалы изготавливают, исходя из типа материалов, применения модифицированного ЧНС-материала, размера компонента и/или устройства, использующего ЧНС-материал, эксплуатационных требований к компоненту и/или устройству, использующему ЧНС-материал, и т.д. Например, в ходе конструирования и изготовления транзистора материал, используемый в качестве базового слоя электрода на основе ЧНС-материала, и/или материал, используемый в качестве модифицирующего слоя электрода на основе ЧНС-материала, может быть выбран на основе различных соображений и требуемых рабочих и производственно-технологических характеристик.

[00554] Таким образом, в некоторых примерах устройства, которые используют переходы ʺЧНС-материал - полупроводникʺ, могут работать быстрее и надежнее относительно традиционных устройств, поскольку проводящие элементы в этих устройствах не сопротивляются течению тока, помимо прочего. Кроме того, устройства могут конструироваться с меньшим числом элементов, что позволяет снижать связанные с изготовлением затраты, помимо прочего.

[00555] Как описано здесь, некоторые или все модифицированные, щелевые и/или другие новые ЧНС-материалы могут быть использованы посредством транзисторов и ассоциированных устройств и систем, которые используют переходы, к примеру, переходы, сформированные из по меньшей мере одного проводящего элемента и по меньшей мере одного полупроводника.

[00556] Фигура 37-D является принципиальной схемой, иллюстрирующей переход между элементом с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС) и полупроводником. Переход 3700 включает в себя элемент 3710 на основе ЧНС и полупроводник 3720. Полупроводник 3720 может быть сформирован из множества различных известных полупроводниковых материалов, таких как кремний, арсенид галлия (GaAs) и т.д.

[00557] В некоторых примерах устройство 3705 может использовать переход 3700. Переход 3700 ʺЧНС-материал - полупроводникʺ может комбинировать электронные схемы на основе ЧНС и полупроводниковые электронные схемы. Например, переход 3700 может служить комбинированию логических схем на одиночных быстрых квантах магнитного потока (RSFL) с полупроводниковыми схемами. То есть переход 3700 может быть частью полевого транзистора Джозефсона (JoFET) или других транзисторов, которые основываются на эффекте Джозефсона, при котором электрический ток протекает между двумя слабо связанными ЧНС-элементами.

[00558] Фигура 38-D является принципиальной схемой, иллюстрирующей переход 3800 Джозефсона, использующий один или более ЧНС-элементов. Переход 3800 Джозефсона включает в себя первый ЧНС-элемент 3810, соединенный со вторым ЧНС-элементом 3830 полупроводником 3820. Относительный размер элементов может варьироваться согласно применению. То есть в некоторых случаях полупроводник 3820 может быть сформирован с меньшей толщиной или другой геометрией относительно ЧНС-элемента 3810 и/или ЧНС-элемента 3830. Кроме того, ЧНС-элемент 3810 может быть сформирован с определенной толщиной или другой геометрией, которая отличается от толщины и/или другой геометрии полупроводника 3820 и/или ЧНС-элемента 3830.

[00559] Поскольку переход 3800 Джозефсона использует полупроводник 3830 в качестве ʺизолятораʺ между первым ЧНС-элементом 3810 и вторым ЧНС-элементом 3830, переход может действовать в качестве одноэлектронного транзистора, который может выполнять точные измерения, поскольку события переключения в переходе ассоциированы с измерением одиночных флаксонов, помимо прочего.

[00560] Например, переход 3800 Джозефсона может быть использован в компонентах на одиночных быстрых квантах магнитного потока (RSFQ) в качестве кубитов, в детекторах на основе сверхпроводящего туннельного перехода (STJ) в качестве компонентов обнаружения и/или в других применениях.

[00561] В некоторых примерах ЧНС-материалы в переходах 3700, 3800 могут демонстрировать чрезвычайно низкое сопротивление течению тока при температурах между температурами перехода традиционных ВТСП-материалов (например, ~80-135 K) и температурами окружающей среды (например, ~275K-313K), к примеру, между 150 K и 313 K или выше. В этих примерах ЧНС-элемент и/или устройство на основе ЧНС, использующее такой ЧНС-элемент, может использовать систему охлаждения (не показана), такую как криоохладитель или криостат, используемую для того, чтобы охлаждать ЧНС-элемент до критической температуры используемого устройством типа модифицированного ЧНС-материала. Например, система охлаждения может быть системой, способной на охлаждение ЧНС-элемента до температуры, аналогичной температуре точки кипения фреона, до температуры, аналогичной температуре точки плавления воды, до температуры ниже температуры, которая является температурой окружающей ЧНС-элемент или соответствующее устройство среды, либо до других температур, поясненных здесь. То есть система охлаждения может быть выбрана на основе типа и структуры ЧНС-материала, используемого в ЧНС-элементе и/или устройстве на основе ЧНС.

[00562] Как описано здесь, в некоторых примерах проводящие элементы, сформированные из ЧНС-материалов в устройствах с переходами на основе ЧНС, демонстрируют чрезвычайно низкие сопротивления электрическому заряду. Эти проводящие элементы могут быть сформированы из нанопроводов, лент или фольги, проводов и т.д.

[00563] Существуют различные методы получения и изготовления лент и/или фольги из ЧНС-материалов. В некоторых примерах такой метод включает в себя осаждение YBCO или другого ЧНС-материала на гибких металлических лентах, покрытых буферными оксидами металлов, формируя ʺпроводник с покрытиемʺ. В ходе обработки в саму металлическую ленту может вводиться текстура, к примеру, посредством использования процесса обработки на основе двуосно-текстурированных подложек с применением прокатки (RABiTS), либо вместо этого на подложке из нетекстурированного сплава может быть осажден текстурированный керамический буферный слой посредством использования пучка ионов, к примеру, посредством использования процесса ионно-лучевого осаждения (IBAD). Добавление оксидных слоев предотвращает диффузию металла из ленты в ЧНС-материалы. Другие методы могут использовать процессы химического осаждения из паровой фазы (CVD), процессы физического осаждения из паровой фазы (PVD), молекулярно-лучевую эпитаксию атомных слоев (ALL-MBE) и другие методы осаждения из раствора для того, чтобы формировать ЧНС-материалы. При формировании провода несколько модифицированных ЧНС-пленок могут размещаться сэндвичем друг на друге с образованием провода.

[00564] При формировании ЧНС-провода множественные ЧНС-ленты или фольги могут размещаться сэндвичем друг на друге с образованием макропровода. Например, электрод может включать в себя одну или более ЧНС-лент или фольги.

[00565] В дополнение к ЧНС-проводам, электроды и другие проводящие элементы могут быть сформированы из ЧНС-нанопроводов. В традиционных терминах, нанопровода являются наноструктурами, которые имеют ширины или диаметры порядка десятков нанометров или менее и в целом неограниченные длины. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 50 нанометров. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 40 нанометров. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 30 нанометров. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 20 нанометров. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 10 нанометров. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину 5 нанометров. В некоторых случаях ЧНС-материалы могут быть сформированы в нанопровода, имеющие ширину и/или глубину мене 5 нанометров.

[00566] Таким образом, модифицированные ЧНС-материалы могут быть сформированы в ленты, фольги, стержни, полосы, нанопровода, тонкие пленки и другие формы или структуры, допускающие перемещение или перенос тока из одной точки или местоположения в другую точку или местоположение.

[00567] В некоторых примерах тип материалов, используемых в ЧНС-материалах, может быть определен типом применения, использующего ЧНС-материалы. Например, некоторые применения могут использовать ЧНС-материалы, имеющие ЧНС-слой BSCCO, тогда как некоторые применения могут использовать ЧНС-слой YBCO. То есть ЧНС-материалы, описанные здесь, могут быть сформированы в определенные структуры (например, ленты или нанопровода) и образованы из определенных материалов (например, YBCO или BSCCO), исходя из типа устройства или компонента, использующего ЧНС-материалы, помимо прочих факторов.

[00568] Различные процессы изготовления могут использоваться при формировании устройств с переходами на основе ЧНС, описанных здесь. Например, первый слой ЧНС-материала может быть осажден на подложке (такой как полупроводниковая подложка), после чего идет второй слой модифицирующих материалов, осажденный на первый слой. Полупроводниковый элемент может быть помещен рядом с ЧНС-материалами, формируя переход. Конечно, специалисты в данной области техники должны понимать, что могут быть использованы и другие процессы.

[00569] Как пояснено здесь, многие устройства и системы могут использовать, применять и/или содержать переходы на основе ЧНС, к примеру, транзисторы, которые включают в себя компоненты, которые демонстрируют чрезвычайно низкие сопротивления току при высоких температурах или температурах окружающей среды. Следующий раздел описывает несколько примерных устройств, систем и/или вариантов применения. Специалисты в данной области техники поймут, что другие устройства, системы и/или варианты применения также могут использовать переходы на основе ЧНС.

[00570] Фигура 39-D является принципиальной схемой, иллюстрирующей транзистор 3900, использующий полупроводниковый нанопровод и один или более ЧНС-элементов. Транзистор 3900 включает в себя нанопровод 3910, сформированный из полупроводникового материала, первый ЧНС-элемент 3920 и второй ЧНС-элемент 3925. В некоторых случаях ЧНС-элементы 3920, 3925 также являются нанопроводами или другими элементами аналогичного размера.

[00571] При работе сверхпроводящий ток (т.е. ток, протекающий без сопротивления) в первом ЧНС-элементе 3920 проходит через нанопровод 3910 во второй ЧНС-элемент 3925. Приложение напряжения затвора к нанопроводу, к примеру, посредством электрода затвора, возможно сформированного из ЧНС-материалов, позволяет управлять током по мере того, как он проходит через полупроводниковый нанопровод 3910.

[00572] Следовательно, небольшие схемы могут использовать множественные транзисторы 3900, к примеру, массив транзисторов 3900. Например, сверхпроводящий квантовый интерференционный датчик (СКВИД) может быть сформирован из двух из таких транзисторов 3900 и может использоваться в качестве переключаемого элемента связи между квантовыми битами (кубитами), помимо других вариантов применения.

[00573] Фигуры 40A-D и 40B-D являются принципиальными схемами, иллюстрирующими биполярные транзисторы с переходами, использующие один или более ЧНС-элементов. Фигура 40A-D иллюстрирует биполярный транзистор 4000 с n-p-n-переходом. Биполярный транзистор 4000 с n-p-n-переходом включает в себя электрод 4010 эмиттера, электрод 4012 коллектора и электрод 4014 затвора, некоторые или все из которых сформированы из ЧНС-материалов, таких как модифицированные и/или щелевые ЧНС-материалы, описанные здесь. Между электродом 4010 эмиттера и электродом коллектора 4012 предусмотрен n-p-n-переход, сформированный из первого полупроводника 4020 n-типа, полупроводника 4024 p-типа и второго полупроводника 4022 n-типа.

[00574] Фигура 40B-D иллюстрирует биполярный транзистор 4030 с p-n-p-переходом. Биполярный транзистор 4030 с p-n-p-переходом включает в себя электрод 4040 эмиттера, электрод коллектора 4042 и электрод 4044 затвора, некоторые или все из которых сформированы из ЧНС-материалов, таких как модифицированные и/или щелевые ЧНС-материалы, описанные здесь. Между электродом 4040 эмиттера и электродом коллектора 4042 предусмотрен n-p-n-переход, сформированный из первого полупроводника 4050 n-типа, полупроводника 4054 p-типа и второго полупроводника 4052 n-типа.

[00575] В некоторых примерах биполярный транзистор 4000 с n-p-n-переходом и/или биполярный транзистор 4030 с p-n-p-переходом действующих в качестве токорегулирующих устройств, которые управляют величиной тока, протекающего через переход, относительно величины напряжения смещения, приложенного к их контактному выводу базы, таких как управляемый током переключатель. Поскольку они представляют собой устройства с тремя выводами, они могут влиять на входные сигналы тремя различными способами: (1) обеспечение усиления по напряжению без усиления по току в конфигурации с общей базой, (2) обеспечение усиления по напряжению и току в конфигурации с общим эмиттером и (3) обеспечение усиления по току без усиления по напряжению в конфигурации с общим коллектором. Например, биполярный n-p-n-транзистор 4000 может использоваться в качестве усилителя в случае конфигурации с общим эмиттером.

[00576] Фигура 41-D является принципиальной схемой, иллюстрирующей полевой транзистор (FET), к примеру, полевой транзистор со структурой ʺметалл-оксид-полупроводникʺ (MOSFET), использующий один или более ЧНС-элементов. FET 4100 включает в себя подложку 4110, имеющую исток 4112 с каналом n-типа и сток 4114 с каналом n-типа. FET 4100 также включает в себя электрод 4120 истока, электрод 4122 стока и электрод 4124 затвора, некоторые или все из которых сформированы из ЧНС-материала, такого как модифицированный и/или щелевой ЧНС-материал, описанный здесь. FET 4100 также включает в себя изолирующий слой 4126D, обычно сформированный из оксида, который изолирует электрод 4124 затвора от подложки 4110.

[00577] В ходе работы к электроду 4124 затвора прикладывается положительное напряжение, которое создает электрическое поле в области 4128 канала, что позволяет электронам протекать в области 4128 канала из истока 4112 к стоку 4114. То есть созданное электрическое поле устанавливает полевой эффект, который дает возможность току протекать в устройстве, переключая транзистор во включенное состояние.

[00578] MOSFET-транзисторы обычно используются для того, чтобы усиливать и/или переключать электронные сигналы. Они могут быть выполнены как NMOS- или PMOS-приборы или скомпонованы так, что они образуют схемы с комплементарной структурой ʺметалл-оксид-полупроводникʺ (КМОП). Далее поясняются примерные устройства, которые могут использовать MOSFET-транзисторы на основе ЧНС, к примеру, в КМОП-схемах.

[00579] Фигура 42-D является принципиальной схемой 4200, иллюстрирующей усилитель, использующий один или более транзисторных элементов на основе ЧНС. Усилитель 4210 включает в себя один или более транзисторов 4220, сформированных по меньшей мере отчасти из ЧНС-компонентов, таких как биполярные транзисторы с переходами, полевые транзисторы и т.д. При работе, усилитель 4210 принимает входной сигнал 4230, усиливает сигнал и создает усиленный выходной сигнал 4240. Усилитель 4210 могут использовать множество типов устройств, включая мобильные устройства, телевизоры, радиостанции, другие устройства, которые обеспечивают обработку сигналов, радиопередачу, воспроизведение звука и т.д.

[00580] В некоторых примерах усилитель, использующий ЧНС-материалы, демонстрирует меньшее рассеяние мощности и работает на более высоких скоростях, чем усилитель с использованием традиционных межсоединений или металлизации. Топология интегральной схемы (ИС) может быть упрощена, поскольку общие эффекты сопротивления уменьшаются или исключаются, помимо прочего.

[00581] Фигура 43-D является принципиальной схемой 4300, иллюстрирующей переключатель, использующий один или более транзисторных элементов на основе ЧНС. Переключатель 4310 включает в себя один или более транзисторов 4315 на основе ЧНС, таких как биполярные транзисторы с переходами на основе ЧНС, полевые транзисторы на основе ЧНС и т.д. При работе в качестве логического вентиля, запоминающего устройства и/или устройства хранения информации, переключатель 4310 принимает входной сигнал 4320, к примеру, входное напряжение, и создает выходной сигнал 4322, как находясь либо во включенном состоянии, которое может быть ассоциировано с ʺ1ʺ в вычислительной логике, либо в выключенном состоянии, которое может быть ассоциировано с ʺ0ʺ в вычислительной логике.

[00582] При работе в источнике питания с переключаемыми режимами переключатель 4310 принимает входной сигнал 4320, к примеру, тип тока, и создает выходной сигнал, который модифицирует тип тока. Например, переключатель 4310 может принимать ток из электросети и регулировать ток для использования определенными устройствами.

[00583] В качестве примера, в переключающем стабилизаторе напряжение постоянного тока (Vin) преобразуется в сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) на высокой частоте. Коэффициент длительности ШИМ-сигнала, в общем, задает коэффициент передачи (Vout/Vin). Затем ШИМ-сигнал фильтруется посредством индуктора и конденсатора, давая требуемое выходное напряжение (Vout). Имеется три типа стабилизаторов: понижающий стабилизатор (Vin>Vout) называется импульсным понижающим стабилизатором, повышающий стабилизатор называется импульсным повышающим стабилизатором, а инвертирующий стабилизатор (Vout=-Vin) называется импульсным инвертирующим стабилизатором. Все они могут получить пользу из-за исключения сопротивления в транзисторах, межсоединениях, обмотках индуктора, конденсаторных электродах и/или других элементах на основе ЧНС. Результатом является более высокая эффективность, помимо прочего.

[00584] Переключатель 4310 может быть использован в других применениях, к примеру, в аналого-цифровых преобразователях, цифро-аналоговых преобразователях, микропроцессорах и других логических элементах и т.д. В некоторых случаях использование ЧНС-элементов способствует повышенной эффективности, более высоким тактовым частотам, приводящим к меньшим временам преобразования (АЦП, ЦАП) и/или временам μC, μP вычисления/выборки команд, логике, упрощенной конструкции интегральных схем и другим преимуществам.

[00585] Фигура 44-D является принципиальной схемой, иллюстрирующей микропроцессор 4400, использующий один или более элементов на основе ЧНС. Микропроцессор 4400 включает в себя логический компонент 4410, который включает в себя один или более транзисторов 4415 на основе ЧНС, аккумулятор 4417, счетчик 4420 команд, адресный регистр 4425, модуль 4430 упорядочения контроллера, декодер 4435, регистр 4440 данных, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 4450 и/или компоненты 4455 ввода-вывода. Микропроцессор 4400 также включает в себя различные информационные тракты 4460, некоторые или все из которых могут быть сформированы из модифицированных и/или щелевых ЧНС-материалов, описанных здесь. Токопроводящие тракты 4460 могут представлять собой тракт 4462 шины управления, тракты 4464 шины данных, тракты 4466 адресной шины и т.д.

[00586] Формирование логического компонента 4410 и/или некоторых или всех информационных трактов 4460 микропроцессора 4400 ЧНС-материалами, описанными здесь, позволяет микропроцессору 4400 работать более быстро и эффективно, помимо других преимуществ.

[00587] В некоторых примерах переходы ʺЧНС-материал - полупроводникʺ позволяют устройствам, таким как переключатели, усилители, логические устройства, запоминающие устройства и т.д., работать на очень высоких скоростях без необходимости в сложных компонентах и/или архитектурах, поскольку фактически отсутствует задержка распространения сигнала в схемах, использующих ЧНС-межсоединения, достигая высококачественного сигнала на большие расстояния вследствие минимального искажения сопротивления, помимо других преимуществ.

[00588] Конечно, специалисты в данной области техники должны понимать, что и другие системы и устройства могут использовать переходы на основе ЧНС и транзисторы, описанные здесь.

[00589] В некоторых вариантах реализации транзистор, который включает в себя модифицированные ЧНС-материалы, может быть описан следующим образом:

[00590] Устройство с переходом, содержащее: модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); и полупроводник, расположенный примыкающим к модифицированному ЧНС-элементу; при этом модифицированный ЧНС-элемент включает в себя слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00591] Способ формирования перехода, содержащий: формирование модифицированного элемента с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС) на подложке; и формирование полупроводника, расположенного примыкающим к модифицированному ЧНС-элементу на подложке.

[00592] Переход, сформированный на подложке, содержащий: первый элемент, состоящий из полупроводникового материала; и второй элемент, сформированный из материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), который демонстрирует чрезвычайно низкое сопротивление потоку заряда при температурах между 150 K и 313 K.

[00593] Устройство с переходом Джозефсона, содержащее: первый модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); второй модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); и полупроводник, расположенный между первым модифицированным ЧНС-элементом и вторым модифицированным ЧНС-элементом; при этом первый модифицированный ЧНС-элемент или второй модифицированный ЧНС-элемент включает в себя слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00594] Способ формирования перехода Джозефсона, содержащий: формирование первого модифицированного элемента с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС) на подложке; формирование полупроводника примыкающим к первому модифицированному ЧНС-элементу на подложке; и формирование второго модифицированного элемента с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС) рядом с полупроводником на подложке.

[00595] Переход Джозефсона, сформированный на подложке, содержащий: первый элемент, сформированный из материала с чрезвычайно низким сопротивлением; второй элемент, сформированный из полупроводникового материала и размещенный примыкающим к первому элементу; и третий элемент, сформированный из материала с чрезвычайно низким сопротивлением; при этом первый элемент или третий элемент сформирован из материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), который демонстрирует чрезвычайно низкое сопротивление потоку заряда при температурах между 150 K и 313 K.

[00596] Транзистор, содержащий: первый нанопровод, сформированный из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); второй нанопровод, сформированный из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); и полупроводниковый нанопровод, имеющий первый конец, соединенный с первым нанопроводом с образованием первого перехода, и второй конец, соединенный со вторым нанопроводом с образованием второго перехода; при этом модифицированный ЧНС-материал включает в себя слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00597] Устройство для управления током, содержащее: полупроводниковый нанопровод; первый модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), который испускает ток в полупроводниковый нанопровод; второй модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), который собирает ток из полупроводникового нанопровода; и элемент управления, который прикладывает напряжение к полупроводниковому нанопроводу, чтобы управлять током в полупроводниковом нанопроводе.

[00598] Транзистор, содержащий: первый переход, сформированный из первого модифицированного нанопровода с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), помещенного примыкающим к первой области полупроводникового нанопровода; и второй переход, сформированный из второго модифицированного нанопровода с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), помещенного примыкающим к второй области полупроводникового нанопровода.

[00599] Биполярный транзистор с переходами, содержащий: электрод эмиттера, сформированный из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); электрод коллектора, сформированный из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); электрод базы, сформированный из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); полупроводниковый элемент, имеющий первый конец, соединенный с электродом эмиттера с образованием первого перехода, и второй конец, соединенный с электродом коллектора с образованием второго перехода; при этом модифицированный ЧНС-материал включает в себя слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00600] Устройство для управления током, содержащее: полупроводниковый элемент; первый модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), который испускает ток в полупроводниковый элемент; второй модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), который собирает ток из полупроводникового элемента; и элемент управления, который прикладывает напряжение к полупроводниковому элементу, чтобы управлять током в полупроводниковом элементе.

[00601] Биполярный транзистор с переходами, содержащий: первый переход, сформированный из первого модифицированного элемента с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), помещенного примыкающим к первой области полупроводникового компонента; и второй переход, сформированный из второго модифицированного элемента с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), помещенного примыкающим к второй области полупроводникового компонента.

[00602] Полевой транзистор со структурой ʺметалл-оксид-полупроводникʺ (MOSFET), содержащий: электрод истока, сформированный из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); электрод стока, сформированный из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); и электрод затвора, сформированный из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); при этом модифицированный ЧНС-материал включает в себя слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00603] Устройство для управления током, содержащее: полупроводниковую область; первый модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), который обеспечивает источник электронов в полупроводниковый элемент; второй модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), который принимает электроны из полупроводникового элемента; и элемент управления, который прикладывает напряжение к полупроводниковому элементу, чтобы управлять потоком электронов в полупроводниковом элементе.

[00604] Электрод, предназначенный для использования в полевом транзисторе со структурой ʺметалл-оксид-полупроводникʺ (MOSFET), причем электрод содержит: слой материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00605] Переключатель, содержащий: полевой транзистор со структурой ʺметалл-оксид-полупроводникʺ (MOSFET), содержащий: электрод истока, сформированный из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); электрод стока, сформированный из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); и электрод затвора, сформированный из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); при этом модифицированный ЧНС-материал включает в себя слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00606] Логическое устройство, содержащее: полупроводниковую область; первый модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), который обеспечивает источник электронов в полупроводниковый элемент; второй модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), который принимает электроны из полупроводникового элемента; и элемент управления, который прикладывает напряжение к полупроводниковому элементу, чтобы управлять потоком электронов в полупроводниковом элементе; при этом фактический поток электронов указывает первое логическое состояние, соответствующее 1, а отсутствие потока электронов указывает второе логическое состояние, соответствующее 0.

[00607] Переключатель, содержащий: эмиттер, выполненный с возможностью испускать один или более электронов в полупроводниковый элемент; и коллектор, выполненный с возможностью собирать один или более электронов из полупроводникового элемента; при этом эмиттер или коллектор включают в себя модифицированный материал с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС).

[00608] Усилитель, содержащий: полевой транзистор со структурой ʺметалл-оксид-полупроводникʺ (MOSFET), содержащий: электрод истока, сформированный из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); электрод стока, сформированный из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); и электрод затвора, сформированный из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); при этом модифицированный ЧНС-материал включает в себя слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00609] Усилитель, содержащий: эмиттер, выполненный с возможностью испускать один или более электронов в полупроводниковый элемент; и коллектор, выполненный с возможностью собирать один или более электронов из полупроводникового элемента; при этом эмиттер или коллектор включают в себя модифицированный материал с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС).

[00610] Способ усиления сигнала, при этом способ содержит: прием тока в эмиттере; испускание электронов в полупроводниковый элемент на основе принятого тока; приложение напряжения к испускаемому току, что позволяет достигать усиления напряжения или тока относительно принятого тока; и сбор усиленного тока в электроде коллектора, сформированном из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС).

[00611] Усилитель, содержащий: полевой транзистор со структурой ʺметалл-оксид-полупроводникʺ (MOSFET), содержащий: электрод истока, сформированный из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); электрод стока, сформированный из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); и электрод затвора, сформированный из модифицированного материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); и систему охлаждения, выполненную с возможностью поддерживать температуру MOSFET при определенной температуре ниже температуры окружающей среды, окружающей MOSFET; при этом модифицированный ЧНС-материал включает в себя слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00612] Устройство с переходом, содержащее: модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС); и полупроводник, расположенный примыкающим к модифицированному ЧНС-элементу; и компонент охлаждения, который поддерживает модифицированный ЧНС-элемент при температуре, при которой модифицированный ЧНС-элемент распространяет заряд при чрезвычайно низком сопротивлении; при этом модифицированный ЧНС-элемент включает в себя слой ЧНС-материала и модифицирующий слой, который модифицирует одну или более рабочих характеристик слоя ЧНС-материала.

[00613] Устройство для управления током, причем устройство содержит: полупроводниковую область; первый модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), который обеспечивает источник электронов в полупроводниковый элемент; второй модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), который принимает электроны из полупроводникового элемента; элемент управления, который прикладывает напряжение к полупроводниковому элементу, чтобы управлять потоком электронов в полупроводниковом элементе; и температурный компонент, который поддерживает первый ЧНС-элемент, второй ЧНС-элемент или третий ЧНС-элемент при температуре ниже температуры окружающей устройство среды.

[00614] Устройство хранения информации, содержащее: область запоминания; первый модифицированный ЧНС-элемент, который обеспечивает источник электрического заряда в область запоминания; второй модифицированный ЧНС-элемент, который принимает электрический заряд из области запоминания.

[00615] Запоминающее устройство, содержащее: полупроводниковую область; первый модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), который обеспечивает источник электронов в полупроводниковый элемент; второй модифицированный элемент с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), который принимает электроны из полупроводникового элемента; и элемент управления, который прикладывает напряжение к полупроводниковому элементу, чтобы управлять потоком электронов в полупроводниковом элементе; при этом фактический поток электронов указывает первое логическое состояние, соответствующее 1, а отсутствие потока электронов указывает второе логическое состояние, соответствующее 0.

Глава 8. Интегральные схемы, сформированные из ЧНС-материалов

Часть A. Устройства на интегральных схемах

[00616] Этот раздел описания относится к фигурам 1-36 и фигурам с 37-E по 45-E; соответственно, все ссылочные номера, включенные в этот раздел, относятся к элементам, находящимся на этих фигурах.

[00617] Описываются компоненты интегральной схемы, которые формируются из модифицированных материалов с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС). Модифицированный ЧНС-материал может быть, например, пленкой, лентой, фольгой или нанопроводом. Тем не менее, для простоты описания, в случае приведенных здесь примеров предполагается, что модифицированный ЧНС-материал является пленкой, хотя могут быть использованы другие варианты реализации. Модифицированные ЧНС-материалы оказывают чрезвычайно низкие сопротивления току при температурах более высоких, чем температуры, обычно ассоциирующиеся с существующими высокотемпературными сверхпроводниками (ВТСП), улучшая рабочие характеристики интегральных схем при этих более высоких температурах, помимо других преимуществ.

[00618] В некоторых примерах модифицированные ЧНС-пленки изготавливают, исходя из используемого в интегральной схеме типа материалов, применения модифицированной ЧНС-пленки, размера компонента, использующего модифицированную ЧНС-пленку, эксплуатационных требований к устройству или машине, использующей модифицированную ЧНС-пленку, и т.д. По сути, в ходе конструирования и изготовления интегральной схемы материал, используемый в качестве базового слоя модифицированной ЧНС-пленки, и/или материал, используемый в качестве модифицирующего слоя модифицированной ЧНС-пленки, может быть выбран на основе различных соображений и требуемых рабочих и производственно-технологических характеристик.

[00619] Фигура 37-E является принципиальной схемой, иллюстрирующей вид в сечении токопроводящего пути 3700E, сформированного, по меньшей мере частично, из модифицированных, щелевых и/или других новых ЧНС-материалов, таких как ЧНС-материалы, имеющие базовый слой 3704 ЧНС-материала и модифицирующий слой 3706, сформированный на базовом слое 3704. Хотя различные примеры изобретения описываются в отношении ʺмодифицированных ЧНС-материаловʺ и/или различных конфигураций модифицированных ЧНС-материалов (например, модифицированных ЧНС-пленок и т.д.), как будет понятно, может быть использован любой из улучшенных ЧНС-материалов, описанных здесь, включая, например, модифицированные ЧНС-материалы (например, модифицированный ЧНС-материал 1060 и т.д.), щелевые ЧНС-материалы и/или другие новые ЧНС-материалы в соответствии с различными аспектами изобретения. Как описано здесь, помимо других аспектов, эти улучшенные ЧНС-материалы имеют по меньшей мере одну улучшенную рабочую характеристику, которая в некоторых примерах включает в себя работу в ЧНС-состоянии при температурах, больших 150 K.

[00620] Различные подходящие модифицированные ЧНС-пленки подробно описываются здесь. Такой токопроводящий путь, при реализации в интегральной схеме, может быть использован, например, для распределения питания и распространения сигналов между схемными компонентами в микропроцессорах, микрокомпьютерах, микроконтроллерах, процессорах цифровых сигналов (ПЦС), системах на кристалле (SoC), контроллерах накопителей на дисках, запоминающих устройствах, специализированных интегральных схемах (ASIC), специализированных микросхемах для массового производства (ASSP), программируемых пользователем вентильных матрицах (FPGA) или практически в любой другой полупроводниковой интегральной схеме.

[00621] Как показано в примере по фигуре 37-E, токопроводящий путь включает в себя базовый слой 3704 ЧНС-материала и модифицирующий слой 3706, сформированный на базовом слое 3704. Токопроводящий путь может быть сформирован на подложке 3702, например, на кремниевой подложке интегральной схемы. Токопроводящий путь также может быть сформирован поверх других слоев ИС. Будучи сформированным из модифицированной ЧНС-пленки, токопроводящий путь 3700 оказывает малое или нулевое сопротивление течению тока в токопроводящем пути при температурах выше температур, используемых в традиционных ВТСП-материалах, к примеру, при комнатных температурах или температурах окружающей среды (~21°C).

[00622] Материал или размеры подложки 3702 могут быть выбраны на основе множества факторов. Например, выбор материала подложки, имеющего более высокую диэлектрическую постоянную, будет обычно уменьшать емкость, наблюдаемую на линии передачи, и тем самым снижать мощность, необходимую для того, чтобы возбуждать сигнал. Специалисты в данной области техники поймут, что подложка может быть сформирована из ряда различных материалов и с рядом различных форм, чтобы достигать определенных требуемых свойств и/или рабочих характеристик.

[00623] В некоторых примерах модифицированный токопроводящий ЧНС-путь оказывает чрезвычайно низкое сопротивление течению тока при температурах между температурами перехода традиционных ВТСП-материалов (например, могут быть в диапазоне от ~80 до ~135 K) и комнатными температурами (~294 K). В этих примерах токопроводящий путь может включать в себя систему охлаждения (не показана), такую как криоохладитель или криостат, используемую для того, чтобы охлаждать токопроводящий путь 3700 до критической температуры используемого в токопроводящем пути 3700 типа модифицированной ЧНС-пленки. Например, система охлаждения может быть системой, способной на охлаждение токопроводящего пути до температуры, аналогичной температуре жидкого фреона, до температуры, аналогичной температуре замороженной воды, или до других температур, поясненных здесь. То есть система охлаждения может быть выбрана на основе типа и структуры модифицированной ЧНС-пленки, используемой для токопроводящего пути 3700.

[00624] Фигура 38-E является принципиальной схемой, которая представляет примерную модель токопроводящего пути, сформированного из модифицированной ЧНС-пленки. Модель включает в себя вход (I) и выход (O). RI и RO соответствуют соответственным сопротивлениям соединительных материалов на входном и выходном конце токопроводящего пути, сформированного из модифицированной ЧНС-пленки. RV1, RV2, RV3 и RV4 соответствуют сопротивлениям сквозных межсоединений и/или других соединений от внутреннего токопроводящего пути к внешней оболочке токопроводящего пути. RW1 и RW2 соответствуют сопротивлениям внутреннего токопроводящего пути модифицированной ЧНС-пленки. RS1-RS4 и CS1-CS5 соответствуют модели линии передачи внешней оболочки токопроводящего пути. Элементы, обведенные пунктирной линией 3802, могут быть последовательно дублированы в позиции P для каждого сквозного межсоединения (или другого соединения) на токопроводящем пути. Примерная модель по фигуре 38-E показывает ветвь B1, которая соединяется со сквозным межсоединением (представленным посредством RV4), и целевой последовательный путь к выходу OI. В некоторых примерах модель может включать в себя большее число элементов, включающих в себя индукторы.

[00625] Вследствие чрезвычайно низкого сопротивления (представленного как RW1 и RW2 в модели) токопроводящего пути, сформированного из модифицированной ЧНС-пленки, сигнал, распространяющийся на токопроводящем пути, имеет постоянную времени задержки фронта волны, приближающуюся к нулю. Сигнал распространяется через кристаллическую структуру модифицированной ЧНС-пленки аналогичным волноводу образом, не встречая препятствий в виде емкости внешней среды. Тем не менее, сигнал также распространяется по наружной оболочке модифицированной ЧНС-пленки, которая испытывает нормальное сопротивление (представленное как RS1-RS4 в модели) и емкость (представленную как CS1-CS5 в модели) окружающей среды. Таким образом, сигнал, распространяющийся через кристаллическую структуру модифицированной ЧНС-пленки, может достигать целевого узла и изменять напряжение узла до того, как наружная оболочка полностью достигает своего измененного напряжения.

[00626] Как пояснено здесь, многие устройства и системы на интегральных схемах могут использовать, применять и/или включать модифицированные токопроводящие ЧНС-пути, которые демонстрируют чрезвычайно низкие сопротивления при высоких температурах или температурах окружающей среды. В общем, устройство или система, которая предоставляет путь для тока электронов, может включать модифицированные токопроводящие ЧНС-пути, как описано здесь. Следующий раздел описывает несколько примерных устройств, систем и/или вариантов применения. Специалисты в данной области техники поймут, что другие устройства, системы и/или варианты применения также могут использовать модифицированные токопроводящие ЧНС-пути.

[00627] В некоторых примерах разводка для защиты от электростатических разрядов (ЭСР) интегральной схемы может использовать модифицированные токопроводящие ЧНС-пути, как описано здесь. Фигура 39-E является схемой примерной интегральной схемы, включающей в себя разводку для ЭСР-защиты, сформированную из модифицированных токопроводящих ЧНС-путей. Как показано на фигуре 39-E, модифицированный ЧНС-материал используется для того, чтобы реализовывать токопроводящий путь 3902, который устанавливает соединение между обычным путем 3904 прохождения сигналов (который соединяется с контактной площадкой 3914 для ввода-вывода интегральной схемы) и схемой 3906 ЭСР-защиты. Модифицированный ЧНС-материал также может быть использован с токопроводящим путем 3908, который соединяется между схемой 3906 ЭСР-защиты и землей 3910. Поскольку в некоторых примерах модифицированный токопроводящий ЧНС-путь может быть направленным, т.е. ток протекает вдоль конкретной плоскости модифицированного ЧНС-материала, сеть ЭСР-защиты по фигуре 39-E может использовать два практически ортогональных слоя, соединенных между собой сквозными межсоединениями, такими как сквозное межсоединение 3912, чтобы направлять ЭСР на землю. В других примерах обычный путь 3904 прохождения сигналов также может быть сформирован из модифицированного ЧНС-материала.

[00628] Современные технологии изготовления интегральных схем, при меньшем размере элемента, становятся гораздо более уязвимыми для ЭСР, и изготовители должны разрабатывать технологии по совершенствованию ЭСР-защиты. В традиционной технологии по смягчению отрицательных последствий событий ЭСР имеются две проблемы. Первая заключается в быстром обнаружении события ЭСР, а вторая - в проведении заряда через различные схемы с разводкой за ограниченное время до того, как заряд может увеличивать напряжение до достижения порогового значения повреждения. Соответствующих классов защиты трудно добиться с использованием традиционных материалов, поскольку меньшие транзисторы современных интегральных схем имеют более низкое напряжение пробоя.

[00629] Реализация сети ЭСР-защиты на основе модифицированных ЧНС-материалов обеспечивает достаточные классы защиты по защите от ЭСР. Во-первых, поскольку токопроводящий путь 3902 между обычным путем прохождения сигналов и схемой ЭСР-защиты реализуется с использованием модифицированного ЧНС-материала, ЭСР-сигнал имеет постоянную времени задержки фронта волны, приближающуюся к нулю. Это дает возможность схеме 3906 ЭСР-защиты обнаруживать событие ЭСР почти мгновенно. Сеть ЭСР-защиты на основе модифицированных ЧНС-материалов может обеспечивать крайне быструю реакцию на восприятие события ЭСР и инициирование защиты, в дополнение к обеспечению токопроводности при событии ЭСР, направлению ЭСР в надлежащим образом сконструированные пути (например, в токопроводящий путь 3908) до того, как заряд может вызывать увеличение напряжения до уровня, который повреждает схемные структуры. Класс напряжения ЭСР-защиты является прямо пропорциональным тому, насколько быстро схемы ЭСР-защиты реагируют на событие ЭСР. Например, схема ЭСР-защиты с использованием традиционных материалов типично имеет класс по модели человеческого тела (HBM) в 2000 В, в то время как схема ЭСР-защиты с использованием токопроводящих путей, сформированных из модифицированных ЧНС-материалов, может легко достигать класса по HBM в 16000 В, поскольку реакция ускоряется в восемь раз или больше.

[00630] Сеть ЭСР-защиты от модифицированных токопроводящих ЧНС-путей может быть реализована, например, в: микропроцессорах, микрокомпьютерах, микроконтроллерах, ПЦС, SoC, контроллерах накопителей на дисках, запоминающих устройствах, ASIC, ASSP, FPGA, нейронных сетях, матрицах датчиков, МЭМС и, в общем, в любой другой полупроводниковой интегральной схеме.

[00631] В некоторых примерах сопротивление модифицированных токопроводящих ЧНС-путей может быть изменено, чтобы создавать резисторы в заданных местоположениях. Резисторы могут быть использованы в качестве компонентов в цепях интегральной схемы. Например, резисторы могут быть использованы в аналоговых интегральных схемах, таких как фильтры и усилители. Синхронизация цифровых схем может быть модифицирована посредством добавления сопротивления в сеть синхросигналов. Целостность сигнала в критических областях может быть повышена посредством вставки дополнительного сопротивления в токопроводящем пути, который переносит сигнал.

[00632] Фигура 40-E является схемой примерного программируемого лазером элемента на токопроводящем пути, сформированном из модифицированного ЧНС-материала. Модифицированный токопроводящий ЧНС-путь 4002 по фигуре 40-E включает в себя модифицированную лазером секцию 4006. Кристаллы интегральной схемы типично имеют пассивирующий слой на поверхности кристалла. В некоторых примерах этот пассивирующий слой удаляют, создавая отверстие 4004, чтобы подвергать модифицированный токопроводящий ЧНС-путь воздействию лазера. Когда модифицированная лазером секция 4006 подвергается воздействию лазера, сопротивление секции увеличивается относительно окружающего токопроводящего пути. В некоторых примерах энергия из лазера реорганизует молекулярную структуру токопроводящего пути в модифицированной лазером секции таким образом, что кристаллическая структура модифицированного ЧНС-материала более не действует в качестве волновода. В других примерах модифицирующий слой модифицированного ЧНС-материала подвергается абляции лазером, и пониженное сопротивление, которому способствует модифицирующий слой, теряется. В других примерах как модифицирующий слой модифицированного ЧНС-материала подвергается абляции, так и молекулярная структура токопроводящего пути изменяется лазером.

[00633] Размеры модифицированной лазером секции задают сопротивление, которое секция оказывает в модифицированном токопроводящем ЧНС-пути. Модифицированная лазером секция модифицированного токопроводящего ЧНС-пути может обеспечивать ʺвставкуʺ резистора в схемы после того, как схема изготовлена, и может быть особенно ценной для аналоговых схем, а также осцилляторов ʺтонкой подстройкиʺ для изменения тактовых частот в кристаллах. В некоторых примерах линейно непрерывная длина модифицированного токопроводящего ЧНС-пути может быть изменена таким образом, чтобы обеспечить требуемое сопротивление. В других примерах несколько дискретных секций модифицированного токопроводящего ЧНС-пути могут модифицироваться лазером таким образом, чтобы обеспечить полное последовательное сопротивление.

[00634] Например, фигура 41-E является схемой примерного многобитового программируемого лазером элемента на токопроводящем пути, сформированном из модифицированного ЧНС-материала. Фигура 41-E иллюстрирует модифицированные токопроводящие ЧНС-пути 4102-4108, имеющие различные сопротивления, которые состоят из ряда дискретных модифицированных лазером секций. Как описано выше, в некоторых примерах предусмотрено отверстие 4410 в пассивирующем слое для того, чтобы подвергать токопроводящие пути воздействию лазера. Токопроводящий путь 4102 включает в себя одноэлементное сопротивление 4112, как пояснено выше со ссылкой на фигуру 40-E. Токопроводящий путь 4104 включает в себя две дискретных модифицированных лазером секции 4114 и 4116, которые суммируются, обеспечивая полное сопротивление на токопроводящем пути 4104. Специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что различные конфигурации и размеры модифицированных лазером секций могут быть скомбинированы таким образом, чтобы обеспечить требуемое сопротивление на токопроводящем пути. Как будет понятно, другие механизмы программирования, такие как ионно-лучевые и электронно-лучевые, могут быть подходящими для программирования модифицированных токопроводящих ЧНС-путей в определенных вариантах применения.

[00635] В некоторых примерах сопротивление модифицированных токопроводящих ЧНС-путей может быть временно изменено за счет присутствия магнитного поля. ЧНС-состояние модифицированного ЧНС-материала не может существовать при наличии магнитного поля, большего, чем критическое значение, даже при столь низких температурах, как абсолютный нуль. Это критическое магнитное поле сильно коррелируется с критической температурой у модифицированного ЧНС-материала. В некоторых примерах модифицированные ЧНС-материалы показывают два значения критического магнитного поля, одно в начале смешанного ЧНС- и нормального состояния, и одно там, где ЧНС прекращается. Свойство смешанного ЧНС-состояния может быть использовано для того, чтобы реализовывать сопротивления с варьирующимся значением посредством варьирования магнитного поля.

[00636] Фигура 42-E является принципиальной схемой, иллюстрирующей вид в сечении примерной интегральной схемы, имеющей магнитно программируемый элемент на токопроводящем пути, сформированном из модифицированного ЧНС-материала. Интегральная схема включает в себя полупроводниковую подложку 4201; диэлектрический материал 4202; слои 4203, 4205, 4207, 4210, 4212, 4214, 4216 и 4218 межкомпонентных соединений; слои 4204, 4206, 4208, 4211, 4213, 4215 и 4217 сквозных межсоединений; и пустоту 4219, которая задает магнитно программируемый элемент 4220. В некоторых примерах по меньшей мере слой 4212 межкомпонентных соединений сформирован из модифицированного ЧНС-материала.

[00637] Когда примерная интегральная схема по фигуре 42-E подвергается воздействию магнитного поля, которое сильнее критического магнитного поля, сопротивление слоя 4212 межкомпонентных соединений увеличивается. Слои 4209 межкомпонентных соединений выше слоя 4212 межкомпонентных соединений действуют в качестве экрана для магнитного поля, так что пустота 4219 в экранирующих слоях 4209 задает магнитно программируемый элемент 4220. В некоторых примерах несколько пустот могут задавать несколько магнитно программируемых элементов. В одном примере каждый из нескольких магнитно программируемых элементов может быть подвергнут воздействию магнитных полей различной интенсивности, чтобы создавать различные иные сопротивления.

[00638] Магнитно программируемый элемент в интегральной схеме может иметь множество вариантов использования. Например, элементы могут быть использованы в аналоговых интегральных схемах в качестве резисторов, которые могут динамически добавляться, удаляться и/или регулироваться. Синхронизация цифровых схем может регулироваться посредством добавления, удаления и/или регулирования сопротивления путем подвергания магнитно программируемого элемента воздействию магнитного поля. Целостность сигнала в критических областях может быть повышена посредством вставки дополнительного сопротивления путем подвергания токопроводящего пути, который переносит сигнал, воздействию магнитного поля. Магнитно программируемый элемент или матрица магнитно программируемых элементов могут быть использованы для того, чтобы измерять магнитное поле аналогично тому, как терморезистор используется для того, чтобы измерять температуру.

[00639] Магнитное поле может обеспечиваться устройством, установленным около магнитно программируемого элемента. Например, это устройство может быть постоянным магнитом или электромагнитом. Фигура 43-E является схемой примерного магнитно программируемого элемента, активированного ячейкой магниторезистивного оперативного запоминающего устройства (MRAM). В примере по фигуре 43-E токопроводящий путь 4302 модифицированного ЧНС-материала сформирован около MRAM-ячейки 4304. Хотя источник магнитного поля 4308 в нижеприведенном примере по фигуре 43-E и фигуре 44-E описывается как представляющий собой MRAM-ячейки, любой источник магнитного поля, такой как ЧНС-датчик/антенна, описанный в приложении A, может быть использован для того, чтобы формировать магнитное поле.

[00640] MRAM-ячейка имеет по меньшей мере два состояния, и созданное MRAM-ячейкой магнитное поле может варьироваться в зависимости от состояния. MRAM-ячейка находится в достаточной близости к токопроводящему пути 4302, так что созданное MRAM-ячейкой магнитное поле выше критического магнитного поля для токопроводящего пути при по меньшей мере одном состоянии MRAM-ячейки. В некоторых примерах ширина токопроводящего пути около MRAM-ячейки уменьшается, например, секция 4306 уменьшенной ширины. Это уменьшение по ширине может влиять на критическое магнитное поле, требуемое для того, чтобы изменять сопротивление секции уменьшенной ширины.

[00641] В некоторых примерах несколько MRAM-ячеек могут быть распределены или локализованы вдоль токопроводящего пути, чтобы реализовывать несколько резисторов с варьирующимся сопротивлением. Фигура 44-E является примерной схемой нескольких MRAM-ячеек, распределенных вдоль модифицированного токопроводящего ЧНС-пути. Как показано на фигуре 44-E, каждый токопроводящий путь 4402-4408 имеет несколько MRAM-ячеек, которые могут создавать магнитное поле для сегмента токопроводящего пути. Каждая MRAM-ячейка может быть избирательно активирована, за счет этого обеспечивая переменность сопротивления токопроводящего пути. Например, MRAM-ячейка 4410 находится в первом состоянии, которое создает магнитное поле выше критического магнитного поля для сегмента 4412 модифицированного токопроводящего ЧНС-пути 4402. MRAM-ячейка 4411 находится во втором состоянии, которое не создает магнитного поля выше критического магнитного поля для сегмента 4413 модифицированного токопроводящего ЧНС-пути 4402.

[00642] Несколько сегментов модифицированного токопроводящего ЧНС-пути могут быть подвергнуты воздействию магнитных полей, создавая несколько значений сопротивления. Например, MRAM-ячейки 4414 и 4416 могут как быть в первом состоянии, так и создавать критическое магнитное поле для сегментов 4418 и 4420 на модифицированном токопроводящем ЧНС-пути 4404. Любое число сегментов варьирующейся длины может быть скомбинировано, чтобы создавать почти безграничные возможные сопротивления, получаемые на токопроводящем пути. Эта компоновка из множественных MRAM-ячеек или других источников магнитного поля может быть использована, например, в фильтрах для того, чтобы создавать адаптивный фильтр, в котором сопротивление фильтра может модифицироваться. Компоновка также может быть использована для того, чтобы регулировать импеданс линии передачи для целей согласования.

[00643] В некоторых примерах сегмент модифицированного токопроводящего ЧНС-пути может быть использован в качестве токоограничивающего устройства посредством модификации размеров сегмента таким образом, что ток, протекающий через токопроводящий путь, превышает критический ток в модифицированном сегменте. Например, фигура 45-E является схемой модифицированного токопроводящего ЧНС-пути 4502 с сегментом 4504 ограничения по току. Хотя пример по фигуре 45-E включает в себя сегмент меньшей ширины модифицированного ЧНС-материала, специалисты в данной области техники поймут, что могут изменяться другие размеры модифицированного ЧНС-материала. Например, сегмент модифицированного ЧНС-материала может быть сформирован более тонким, или многослойный модифицированный ЧНС-материал может иметь меньше слоев.

[00644] В некоторых примерах несколько элементов могут быть созданы на модифицированном токопроводящем ЧНС-пути. Посредством расчета конкретной ширины и толщины, требуемой для каждого конкретного элемента, может достигаться конкретный критический ток в каждом конкретном случае. Каждый конкретный элемент работает с пренебрежимо малым сопротивлением в случае нормального использования, когда ток ниже критического тока, но для того, чтобы удовлетворять некоторым разработанным стратегиям (например, уменьшения отрицательных последствий повреждения или для других требуемых условий), когда ток превышает конкретный критический ток сегмента, сегмент становится более резистивным, чем остальная часть токопроводящего пути. Как описано выше, сопротивление сегмента может быть задано толщиной, шириной и/или длиной сегмента.

[00645] В некоторых примерах могут использоваться транзисторы или переключатели на основе микроэлектромеханических систем (МЭМС) для того, чтобы инициироваться, когда критический ток достигается в конкретном сегменте токопроводящего пути. Например, МЭМС-переключатель может быть настроен направлять ток через сегмент ограничения по току в ответ на определенные условия, а в противном случае направлять ток через альтернативный путь.

[00646] В некоторых примерах некоторые или все системы и устройства, описанные здесь, могут использовать недорогие системы охлаждения в тех применениях, где конкретные модифицированные ЧНС-материалы, используемые в таком применении, демонстрируют чрезвычайно низкие сопротивления при температурах ниже температур окружающей среды. Как пояснено, в этих примерах применение может включать в себя систему охлаждения (не показана), такую как система, которая охлаждает модифицированный токопроводящий ЧНС-путь до температуры, аналогичной точке кипения жидкого фреона, до температуры, аналогичной точке плавления воды, или до других температур, поясненных здесь. Система охлаждения может быть выбрана на основе типа и структуры ЧНС-материалов, используемых при таком применении.

[00647] В дополнение к системам, устройствам и/или применениям, описанным здесь, специалисты в данной области техники осознают, что и другие системы, устройства и применения интегральных схем могут использовать токопроводящие ЧНС-пути, описанные здесь.

Часть B. Интегральные схемы и МЭМС-устройства

[00648] Этот раздел описания относится к фигурам 1-36 и фигурам с 37-F по 45-F; соответственно, все ссылочные номера, включенные в этот раздел, относятся к элементам, находящимся на этих фигурах.

[00649] Различные варианты реализации изобретения в общем относятся к межсоединениям с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНСМ), таким как межсоединения, включающие модифицированные, щелевые и/или другие новые ЧНС-материалы. В некоторых вариантах реализации ЧНСМ может иметь первый слой, состоящий из материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), и второй слой, состоящий из модифицирующего материала, связанного с ЧНС-материалом первого слоя. ЧНСМ может быть использовано во множестве систем и способов для того, чтобы создавать различные улучшения. Некоторые примеры, в которых обеспечиваются различные эффективности, включают в себя, но не ограничиваясь ими, системы и способы с использованием ЧНСМ для соединения микроэлектромеханических систем (МЭМС) с аналоговой схемой на полупроводниковой интегральной схеме (ИС), системы и способы с использованием ЧНСМ для соединения нескольких МЭМС между собой на ИС или на монтажной подложке ИС, системы и способы использования ЧНСМ для пассивных компонентов, используемых с МЭМС на полупроводниковой ИС или на монтажной подложке, и системы и способы с использованием ЧНСМ для соединения МЭМС с другими схемами на монтажной подложке ИС или системе в одном корпусе (SiP).

[00650] Некоторые варианты реализации предусматривают системы и способы с использованием ЧНСМ для того, чтобы соединять МЭМС с аналоговыми схемами на полупроводниковой ИС. Различные варианты реализации используют материал ЧНСМ для того, чтобы реализовывать токопроводящие пути для распространения сигналов между функциями аналоговых схем и МЭМС-элементами. Эти токопроводящие пути могут иметь пренебрежимо малое сопротивление и иметь постоянную времени задержки фронта волны, приближающуюся к нулю. По сути, задержка сигналов и ток возбуждения при электрических взаимодействиях могут быть значительно уменьшены.

[00651] В соответствии с различными вариантами реализации, материал ЧНСМ также может быть использован для того, чтобы соединять несколько МЭМС между собой на ИС, на монтажной подложке ИС или в другом месте в корпусе ИС. Например, материал ЧНСМ может быть использован для того, чтобы реализовывать токопроводящие пути для распространения сигналов между различными МЭМС-схемами на ИС. Эти токопроводящие пути, соединяющие различные МЭМС, могут комбинировать или компенсировать различные параметры или атрибуты МЭМС, создавая сеть МЭМС или виртуальную множественную МЭМС в том смысле, что они электрически действуют в качестве одной МЭМС при наличии нескольких и возможно переменных параметров или атрибутов.

[00652] В одном или более вариантов реализации ЧНСМ может быть использовано в пассивных компонентах в МЭМС на полупроводниковой ИС или на монтажной подложке. Например, в некоторых вариантах реализации материал ЧНСМ может быть использован для того, чтобы реализовывать пассивные компоненты и/или токопроводящие пути между пассивными компонентами и другими схемами. Токопроводящие пути обеспечивают возможность распространения сигналов с пренебрежимо малым сопротивлением и с постоянной времени задержки фронта волны, приближающейся к нулю. Использование материала ЧНСМ значительно уменьшает задержку сигналов и ток возбуждения при электрических взаимодействиях. Кроме того, эти пассивные ЧНСМ-компоненты и соединения иногда могут включать в себя МЭМС-элементы, включающие в себя ЧНСМ в качестве части МЭМС-структуры.

[00653] Помимо этого, различные варианты реализации изобретения предусматривают системы и способы с использованием ЧНСМ для соединения МЭМС с другими схемами на монтажной подложке ИС или системе в одном корпусе (SiP). В некоторых из этих вариантов реализации материал ЧНСМ может быть использован для того, чтобы реализовывать токопроводящие пути для распространения сигналов между МЭМС-элементами и компонентами функции схемы, которые могут иметь множество положительных результатов. Например, токопроводящие пути могут иметь пренебрежимо малое сопротивление и постоянную времени задержки фронта волны, приближающуюся к нулю, тем самым значительно уменьшая задержку сигналов и ток возбуждения при электрических взаимодействиях.

[00654] ЧНСМ может быть изготовлено, исходя из типа материалов, применения ЧНСМ, размера компонента, использующего ЧНСМ, эксплуатационных требований устройству или машине, использующей ЧНСМ, и т.д. По сути, в ходе конструирования и изготовления материал, используемый в качестве базового слоя ЧНСМ, и/или материал, используемый в качестве модифицирующего слоя ЧНСМ, может быть выбран на основе различных соображений и требуемых рабочих и производственно-технологических характеристик. Хотя различные надлежащие геометрии и конфигурации показаны и описаны здесь для схемы размещения и/или расположения модифицированного ЧНС, возможно множество других геометрий. Эти другие геометрии включают в себя различные рисунки, конфигурации или схемы размещения по длине и/или ширине в дополнение к отличиям в толщине материалов, использованию различных слоев, ЧНС-пленкам, имеющим несколько смежных модифицирующих слоев, нескольким ЧНС-пленкам, модифицированным единственным модифицирующим слоем, и другим трехмерным структурам. Таким образом, любой подходящий модифицированный ЧНС может быть использован в зависимости от требуемых применения и/или свойств.

[00655] На фигурах размеры различных проиллюстрированных элементов или компонентов и поперечные размеры и толщины различных слоев не обязательно нарисованы в масштабе, и эти различные элементы могут быть произвольно увеличены или уменьшены для того, чтобы повысить понятность. Кроме того, сведения о компонентах абстрагированы на фигурах, чтобы исключать такие подробности, как точная геометрическая форма или размещение компонентов, а также определенные точные соединения между такими компонентами, если такие подробности являются лишними для подробного описания изобретения. Если такие подробности являются лишними для понимания изобретения, показанные характерные геометрии, межсоединения и конфигурации имеют намерение иллюстрировать общие принципы разработки или принципы действия, а не быть исчерпывающими.

[00656] Фигура 37-F является схематическим видом, иллюстрирующим возможную схемную конструкцию, соединяющую МЭМС 3710a-3710d с аналоговыми схемами 3720a-3720d с использованием традиционных межсоединений, к примеру, 3730. Во многих схемных конструкциях аналоговые схемы 3720a-3720d взаимодействуют и измеряют различные параметры МЭМС. Тем не менее, качество любого измерения ухудшается из-за паразитного сопротивления соединений, ограничивающего точность сигналов. Как показано на фигуре 37-F, несколько аналоговых схем 3720a-3720d требуются для того, чтобы усиливать сигналы, сгенерированные при преобразовании механической энергии в электроэнергию в МЭМС, а также компенсировать паразитные потери, испытываемые сигналами, распространяющимися через резистивные проводники 3760, предоставляющие сигнал(ы) в компонент 3740 в традиционной технологии. Типично, лучшая функциональность обеспечивается тогда, когда аналоговые схемы размещены в непосредственной близости к МЭМС. В некоторых случаях, тем не менее, МЭМС 3710a-3710d не может находиться близко к аналоговым схемам 3720a-3720d по другим причинам конструирования и изготовления. Как результат, возникает сниженная производительность в результате паразитных явлений в соединениях, возникающих вследствие традиционных токопроводящих путей, и дополнительные конструктивные соображения требуются для соответствующей производительности. Аналогично, когда МЭМС соединяется с другими схемами и/или другими компонентами, может возникать аналогичное ухудшение характеристик, когда используются традиционные проводящие межсоединения.

[00657] Некоторые варианты реализации изобретения предусматривают системы и способы с использованием ЧНСМ для того, чтобы соединять МЭМС с аналоговыми схемами на ИС. Например, ЧНСМ может быть использовано для того, чтобы реализовывать токопроводящие пути для распространения сигналов между функциями аналоговых схем и МЭМС-элементами. Эти токопроводящие пути могут иметь пренебрежимо малое сопротивление и могут иметь постоянную времени задержки фронта волны, приближающуюся к нулю. По сути, задержка сигналов и ток возбуждения при электрических взаимодействиях могут быть значительно уменьшены. Помимо этого, производительность и точность зачастую превосходят производительность и точность при использовании традиционных токопроводящих путей из-за уменьшенного паразитного сопротивления соединений с МЭМС-схемами. Соответственно, использование ЧНСМ для того, чтобы соединять МЭМС с компонентами (например, аналоговыми схемами и/или другими схемами), может обеспечивать возможность соединения компонентов с МЭМС-схемами фактически независимо от их местоположения.

[00658] Фигура 38-F является схематическим видом, иллюстрирующим использование ЧНСМ для того, чтобы соединять МЭМС с одной или более аналоговых схем на ИС. В соответствии с различными вариантами реализации, ЧНСМ, к примеру, 3830, для соединения МЭМС-схем 3810a-3810d с аналоговой схемой 3820 из блока 3840 аналоговых схем, может быть реализовано фактически на любой полупроводниковой ИС с МЭМС-структурами и аналоговыми схемами. Аналоговые схемы могут взаимодействовать и измерять параметры МЭМС. Тем не менее, при традиционных межсоединениях качество любого измерения ухудшается вследствие паразитных явлений в соединениях и ограничивает точность. Как будет понятно, использование ЧНСМ 3830 может обеспечивать возможность соединения аналоговой схемы 3820 с МЭМС-схемами 3810a-3810d фактически независимо от их местоположения и без существенного или значительного паразитного сопротивления и дополнительно может уменьшать сложность требуемой схемной конструкции. Выход каждой аналоговой схемы 3820 может соединяться через другое ЧНСМ 3860 с линией 3850 возбуждения.

[00659] В некоторых вариантах реализации изобретения предусмотрена ИС, которая включает в себя один или более токопроводящих путей, МЭМС и набор схем (например, аналоговую схему), соединенных с МЭМС через один или более токопроводящих путей. В некоторых вариантах реализации один или более токопроводящих путей составлены из ЧНСМ, имеющего первый слой, состоящий из ЧНС-материала (например, YBCO, BSCCO или т.п)., и второй слой, состоящий из модифицирующего материала (например, хрома, меди, висмута, кобальта, ванадия, титана, родия, бериллия, галлия, селена, серебра или т.п)., связанного с ЧНС-материалом первого слоя. В некоторых вариантах реализации ИС может иметь несколько уровней межсоединения, причем каждый уровень отделен от смежных уровней изолирующим диэлектриком, имеющим сквозные межсоединения, сформированные с возможностью электрически соединять смежные уровни межсоединения так, как требуется для того, чтобы продолжать токопроводящие пути. Слои и каждый из нескольких уровней межсоединения могут включать в себя по меньшей мере один из упомянутых одного или более токопроводящих путей. В соответствии с некоторыми вариантами реализации, ЧНСМ может быть сверхпроводником или идеальным проводником при температурах окружающей среды или при других надлежаще требуемых условиях.

[00660] МЭМС может включать в себя один или более компонентов. Примеры включают, но не ограничиваясь ими, радиочастотную схему, настраиваемую линию передачи, волновод, резонатор, ЧНС-компоненты, пассивные компоненты, пассивные ЧНС-компоненты, квазиоптический компонент, настраиваемый индуктор, настраиваемый конденсатор и/или электромеханический фильтр. В качестве других примеров, эти один или более компонентов могут включать в себя датчики для того, чтобы определять параметры окружающей среды. Примеры типов датчиков, которые могут быть использованы, включают, но не ограничиваясь ими, датчик давления, датчик температуры, светочувствительный датчик, датчик вибрации, акселерометр, датчик влажности, датчик электрического поля и/или звуковой датчик.

[00661] Некоторые варианты реализации предоставляют электронное устройство (например, беспроводное устройство, Wi-Fi-устройство, устройство с расширенным спектром, беспроводное USB-устройство, Bluetooth®-устройство и т.д.), которое включает в себя источник питания, соединенный с ИС. ИС может иметь один или более токопроводящих путей, состоящих из ЧНСМ, имеющего первый слой, состоящий из ЧНС-материала, и второй слой, состоящий из модифицирующего материала, связанного с ЧНС-материалом первого слоя. Помимо этого, набор схем (например, РЧ-схема, аналоговая схема, цифровая схема и т.д.) может соединяться с МЭМС-устройством через один или более токопроводящих путей. В некоторых вариантах реализации ИС в электронном устройстве также может включать в себя РЧ-антенну, РЧ-усилитель, РЧ-фильтр и/или РЧ-контроллер. В некоторых случаях эти компоненты могут быть ЧНС-компонентами, изготовленными из ЧНС-материала. Например, РЧ-антенна может иметь первый слой ЧНС-антенны, состоящий из ЧНС-материала, и второй слой ЧНС-антенны, состоящий из модифицирующего материала, связанного с ЧНС-материалом первого слоя ЧНС-антенны.

[00662] Фигура 39-F иллюстрирует использование ЧНСМ 3910 для соединения МЭМС 3920 с другими схемами или компонентами 3930 на монтажной подложке ИС или SiP 3940. Например, ЧНСМ 3910 может быть использовано для того, чтобы соединять МЭМС 3920 с микропроцессором, микрокомпьютером, микроконтроллером, ПЦС, системой на кристалле (SoC), антенной, второй МЭМС, ASIC, ASSP, FPGA и/или другой схемой, компонентом или устройством 3930. Методы, используемые в этих вариантах реализации, могут быть использованы для того, чтобы соединять МЭМС 3920 с другими схемами или компонентами 3930. Помимо этого, эти технологии могут быть реализованы фактически на любой полупроводниковой монтажной подложке ИС, содержащей МЭМС 3920 идентичных или варьирующихся типов. Например, в случае SiP, ЧНСМ 3910 может быть использовано для того, чтобы соединять МЭМС-устройства на подложке, чтобы выполнять соединения с ИС и с другими пассивными компонентами, такими как антенны, без заметного сопротивления, что дает возможность этим элементам работать так, как если бы они были непосредственно соединены в соответствующих им узлах, независимо от их физического местоположения на подложке.

[00663] В по меньшей мере одном варианте реализации предусмотрена ИС, которая включает в себя МЭМС, сеть компонентов и монтажную подложку ИС. Монтажная подложка ИС может иметь один или более токопроводящих путей, состоящих из ЧНСМ, имеющего первый слой, состоящий из ЧНС-материала, и второй слой, состоящий из модифицирующего материала, связанного с ЧНС-материалом первого слоя. Сеть компонентов может быть соединена с МЭМС через один или более токопроводящих путей. В некоторых вариантах реализации сеть компонентов включает в себя один или более пассивных ЧНСМ-компонентов, которые являются программируемыми, микропроцессор, микрокомпьютер, микроконтроллер, ПЦС, систему на кристалле (SoC), антенну, вторую МЭМС, ASIC, ASSP и/или FPGA. В одном варианте реализации набор пассивных ЧНСМ-компонентов является программируемым с возможностью задавать конкретную частоту или Q схемы передатчика или схемы приемника.

[00664] В некоторых вариантах реализации МЭМС может включать в себя один или более внутренних путей и/или компонентов, состоящих из первого слоя, состоящего из ЧНС-материала, и второго слоя, состоящего из модифицирующего материала, связанного с ЧНС-материалом первого слоя. Эти один или более компонентов могут быть электрическими компонентами и/или механическими компонентами. Например, в по меньшей мере одном варианте реализации эти один или более компонентов могут включать в себя набор пассивных ЧНСМ-компонентов, настраиваемую линию передачи, волновод, резонатор, квазиоптический компонент, настраиваемый индуктор, настраиваемый конденсатор, электромеханический фильтр, датчик, переключатель, актуатор, структуру и/или другой компонент.

[00665] МЭМС также может включать в себя, в некоторых вариантах реализации, порт ввода, чтобы принимать входной сигнал снаружи МЭМС, и/или порт вывода, чтобы передавать сгенерированный внутри сигнал за пределы МЭМС. Порт ввода может соединяться с компонентом, выполненным с возможностью принимать входной сигнал и генерировать отклик. В некоторых случаях порт ввода и/или порт вывода могут соединяться с компонентом через один или более токопроводящих путей, чтобы обеспечивать передачу сигналов. В некоторых вариантах реализации один или более токопроводящих путей включают в себя первый слой, состоящий из материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), и второй слой, состоящий из модифицирующего материала, связанного с ЧНС-материалом первого слоя.

[00666] Различные варианты реализации также предоставляют электронное устройство, имеющее источник питания, соединенный с ИС. В соответствии с этими вариантами реализации, ИС может включать в себя монтажную подложку ИС, имеющую один или более токопроводящих путей, состоящих из ЧНСМ, имеющего первый слой, состоящий из ЧНС-материала, и второй слой, состоящий из модифицирующего материала, связанного с ЧНС-материалом первого слоя. Помимо этого, ИС может иметь МЭМС и сеть других компонентов (например, микропроцессор, микрокомпьютер, микроконтроллер, ПЦС, SoC, антенну, РЧ-контроллер, РЧ-схема, РЧ-усилитель, вторую МЭМС, ASIC, ASSP, FPGA, нейронную сеть и/или другой компонент), соединенных с МЭМС через один или более токопроводящих путей. В некоторых вариантах реализации МЭМС может включать в себя один или более следующих компонентов: настраиваемая линия передачи, волновод, резонатор, квазиоптический компонент, настраиваемый индуктор, настраиваемый конденсатор и/или электромеханический фильтр.

[00667] Множество преимуществ могут вытекать из использования ЧНСМ для соединения МЭМС-схем с аналоговой схемой и/или другими схемами/компонентами на ИС или SiP. Например, поскольку один или более токопроводящих путей могут иметь почти нулевое паразитное сопротивление, это позволило бы соединить МЭМС с набором схем или компонентов независимо от местоположения на корпусе. Помимо этого, ЧНСМ позволило бы интегрировать МЭМС и схемы или компоненты на ИС с оптимизированными местоположениями и минимизированными ухудшениями характеристик вследствие паразитного сопротивления. В качестве другого примера, ЧНСМ дало бы возможность конструировать МЭМС и аналоговые схемы довольно независимо. Это независимое конструирование могло бы способствовать быстрой разработке. Кроме того, она давала бы возможность более свободного использования IP МЭМС и IP аналоговых схем. С учетом того, что ЧНСМ обеспечивает большую независимость между конструкциями МЭМС и аналоговых схем, их большее число и разнообразие могло бы быть интегрировано на ИС, так что ИС с МЭМС будут широко распространяться в новые изделия, и это широкое распространение обеспечит кривую роста производительности для улучшенного конструирования и изготовления изделий.

[00668] Использование этой технологии ЧНСМ в ИС-изделии является синергетически выгодным по сравнению с применением других технологий ЧНСМ. Примеры включают в себя технологии ЧНСМ МЭМС, такие как ЧНСМ для соединения нескольких МЭМС-схем, ЧНСМ для соединения МЭМС с другими схемами на монтажной подложке или SiP, ЧНСМ для трехмерных межсоединений на ИС (которое соединяет ИС с монтажной подложкой на корпусе), ЧНСМ для распределения электропитания на монтажной подложке и т.п., все из которых дополнительно улучшают разработку всех технологий ЧНСМ и могут повышать производительность изделия.

[00669] Сопротивление металлических межсоединений, созданных посредством традиционных технологий для соединения МЭМС-схем, может ограничивать и/или ухудшать их параметры или атрибуты. Как проиллюстрировано на фигуре 40-F, некоторые традиционные конструкции использовали усилители 4010a-4010f на выходе каждой МЭМС 4020a-4020f для того, чтобы повышать интенсивность сигнала. Выходы из усилителей 4010a-4010f затем связываются с помощью интерфейса (например, посредством аналогового интерфейса 4030), чтобы комбинировать и/или работать на выходах МЭМС-схем. Тем не менее, с помощью ЧНСМ в соответствии с различными вариантами реализации изобретения, МЭМС и интерфейс могут быть соединены таким образом, чтобы подавлять паразитный эффект межсоединения.

[00670] Фигура 41-F является схематическим видом, показывающим несколько МЭМС 4110a-4110f, соединенных с интерфейсным устройством 4120. В соответствии с различными вариантами реализации, материал ЧНСМ может быть использован для того, чтобы соединять несколько МЭМС 4110a-4110f между собой на ИС, SiP или на монтажной подложке 4130 ИС. Например, материал ЧНСМ может быть использован для того, чтобы реализовывать токопроводящие пути 4140 для распространения сигналов между различными МЭМС-схемами 4110a-4110f на ИС. Эти токопроводящие пути, соединяющие различные МЭМС 4110a-4110f, могут комбинировать или компенсировать различные параметры или атрибуты МЭМС, создавая МЭМС-сеть или виртуальную множественную МЭМС в том смысле, что они электрически действуют в качестве одной МЭМС при наличии нескольких и возможно переменных параметров или атрибутов. В соответствии с различными вариантами реализации изобретения, ЧНСМ для соединения МЭМС-схем с другой МЭМС может быть реализовано фактически на любой полупроводниковой ИС с МЭМС идентичных или варьирующихся типов. В некоторых случаях ЧНСМ не ухудшает характеристики выхода МЭМС.

[00671] Один пример виртуальной множественной МЭМС представляет собой МЭМС-конденсатор, соединенный через МЭМС-переключатель с другим МЭМС-конденсатором в качестве ʺсогласующего элементаʺ, чтобы регулировать допустимый запас. ʺСогласующийʺ компонент может быть подвержен или не подвержен тем воздействиям окружающей среды, с которыми сталкивается первичный компонент. Другой пример представляет собой несколько МЭМС, воспринимающих различные параметры окружающей среды. Примеры включают, но не ограничиваясь ими, давление текучей среды в контейнере, атмосферное давление, температуру контейнера, температуру воздуха, окружающее освещение и вибрацию. Воспринимаемые параметры окружающей среды затем могут быть объединены в интегрированном управлении.

[00672] В некоторых вариантах реализации предусмотрена ИС, которая включает в себя сеть из одной или более МЭМС, набор схем и один или более токопроводящих путей. Эти один или более токопроводящих путей могут включать в себя ЧНСМ, имеющее первый слой, состоящий из ЧНС-материала, и второй слой, состоящий из модифицирующего материала, связанного с ЧНС-материалом первого слоя. В некоторых вариантах реализации ИС может иметь несколько слоев, которые имеют по меньшей мере один токопроводящий путь. Сеть МЭМС может соединяться через один или более токопроводящих путей. Помимо этого, набор схем (например, цифровая схема и/или аналоговая схема) может соединяться (прямо или косвенно) с сетью МЭМС через один или более токопроводящих путей. В некоторых вариантах реализации один или более токопроводящих путей могут иметь почти нулевое паразитное сопротивление, что дает возможность соединения первой МЭМС с набором схем независимо от конструктивных требований, ранее налагаемых проводящими характеристиками материала межсоединения предшествующего уровня техники.

[00673] В по меньшей мере одном варианте реализации сеть МЭМС включает в себя первую МЭМС, имеющую порт вывода, и вторую МЭМС, имеющую порт ввода, соединенный с портом вывода первой МЭМС через один или более токопроводящих путей. В некоторых случаях дополнительная МЭМС (например, третья МЭМС, четвертая МЭМС и т.д.) также может быть реализована на одной ИС. Как проиллюстрировано на фигуре 42-F, может быть использован набор МЭМС для использования в различных средах. Например, МЭМС 4210 может быть выполнена с возможностью измерять давление, МЭМС 4220 может быть выполнена с возможностью измерять температуру, МЭМС 4230 может быть выполнена с возможностью измерять свет, и МЭМС 4240 может быть выполнена с возможностью измерять вибрацию. В некоторых вариантах реализации одна из МЭМС, к примеру, МЭМС 4250, может включать в себя радиочастотную схему, датчик (например, датчик давления, датчик температуры, светочувствительный датчик, датчик вибрации, акселерометр, датчик влажности, датчик электрического поля, датчик магнитного поля, звуковой датчик и т.д.), актуатор (например, переключатель) и/или механическую или электрическую структуру (например, настраиваемую линию передачи, волновод, резонатор, квазиоптический компонент, настраиваемый индуктор, настраиваемый конденсатор, электромеханический фильтр и т.д.).

[00674] В некоторых вариантах реализации может быть предусмотрено электронное устройство (например, беспроводное устройство). Электронное устройство может включать в себя источник питания, соединенный с ИС. ИС может иметь один или более токопроводящих путей, состоящих из ЧНСМ, имеющего первый слой, состоящий из ЧНС-материала, и второй слой, состоящий из модифицирующего материала, связанного с ЧНС-материалом первого слоя. В различных вариантах реализации ИС также включает в себя сеть из одной или более МЭМС и набор схем (например, аналоговую схему), соединенных с сетью МЭМС через один или более токопроводящих путей. ИС и/или МЭМС могут включать в себя множество дополнительных компонентов, некоторые из которых могут быть изготовлены из ЧНС-материала. Примеры включают, но не ограничиваясь ими, РЧ-схему, РЧ-антенну, настраиваемую линию передачи, волновод, резонатор, квазиоптический компонент, настраиваемый индуктор, настраиваемый конденсатор, электромеханический фильтр, датчик, актуатор и/или другую электрическую или механическую структуру.

[00675] Фигура 43-F иллюстрирует ИС-узел 4300 с использованием ЧНСМ 4310 для соединения нескольких МЭМС-схем 4320, чтобы создавать виртуальную множественную МЭМС. Может конструироваться сеть МЭМС 4320, созданная посредством этих межсоединений. Например, некоторые из МЭМС 4320 могут представлять собой переключатели, а некоторые могут представлять собой датчики, на которые воздействуют варьирующиеся условия окружающей среды. Когда ЧНСМ 4310 соединяет одну МЭМС с другой с пренебрежимо малыми паразитными явлениями, интегрированная множественная МЭМС будет действовать в качестве одной МЭМС с несколькими и варьирующимися параметрами или атрибутами.

[00676] Как проиллюстрировано на фигуре 43-F, некоторые варианты реализации предоставляют возможность реализации МЭМС 4320 на ASIC 4330 или другом компоненте. В вариантах реализации, показанных на фигуре 43-F, ASIC 4330 имеет обычные контактные площадки 4340 и расширенные контактные площадки 4350. Помимо этого, ИС-узел 4300 и/или ASIC 4330 может использовать трехмерные межсоединения ЧНСМ 4360 для того, чтобы соединять некоторые компоненты.

[00677] Способность конструировать устройство с виртуальной множественной МЭМС на ИС обеспечивает более широкие возможности, что открывает широкие перспективы для того, чтобы воспринимать окружающую среду и реагировать электронно. Использование ЧНСМ в соответствии с различными вариантами реализации изобретения в ИС-изделии также является синергетически выгодным по сравнению с применением других технологий ЧНСМ, таких как, но не ограничиваясь ими, ЧНСМ для соединения МЭМС-схем с аналоговой схемой на ИС, ЧНСМ для ʺтрехмерныхʺ межсоединений и/или ЧНСМ для распределения электропитания на монтажной подложке.

[00678] В одном или более вариантов реализации ЧНСМ может быть использовано в пассивных компонентах в МЭМС на полупроводниковой ИС или на монтажной подложке. Например, в некоторых вариантах реализации материал ЧНСМ может быть использован для того, чтобы реализовывать пассивные компоненты и/или токопроводящие пути между пассивными компонентами и другими схемами/компонентами. Токопроводящие пути обеспечивают возможность распространения сигналов с пренебрежимо малым сопротивлением и с постоянной времени задержки фронта волны, приближающейся к нулю. Как результат, использование материала ЧНСМ значительно уменьшает задержку сигналов и ток возбуждения при электрических взаимодействиях. Кроме того, эти пассивные ЧНСМ-компоненты и соединения иногда могут включать в себя МЭМС-элементы, включающие в себя ЧНСМ в качестве части МЭМС-структуры.

[00679] Различные варианты реализации обеспечивают преимущества по сравнению с традиционными системами и в некоторых случаях придают практическую применимость определенным процессам изготовления МЭМС, которые в иных случаях не давали бы компонентов в применимых пределах. Например, чрезвычайно низкое сопротивление обеспечивает интеграцию пассивных компонентов в ʺвиртуальные узлыʺ, поскольку компоненты не демонстрируют паразитного сопротивления существующей технологии уровня техники. В качестве другого примера, пассивные ЧНСМ-компоненты, в частности, при использовании с МЭМС, могут создавать почти идеальные компоненты, в иных случаях недоступные для интеграции с другими традиционными схемами на ИС или на подложке МЭМС (к примеру, индукторами или трансформаторами). Кроме того, конденсаторы и индукторы могут соединяться с возможностью программировать конкретную частоту и/или Q схем передатчика и приемника. Могут быть использованы аналоговые или цифровые элементы МЭМС. В одном варианте реализации регистры сохраняют биты для того, чтобы позволять различным конденсаторам стратегических значений программировать различные емкости, необходимые для достижения требуемых схемных атрибутов. В другом варианте реализации конденсаторы с предварительно установленными значениями избирательно соединяются с тем, чтобы достигать требуемых схемных атрибутов.

[00680] В соответствии с различными вариантами реализации ЧНСМ-разводка может соединять МЭМС-переключатели с пассивными компонентами, сформированными в материале ЧНСМ, с пренебрежимо малым паразитным сопротивлением, создавая почти идеальные компоненты для интеграции с другими традиционными схемами на ИС или на подложке МЭМС. Пассивные ЧНСМ-компоненты МЭМС могут соединяться с возможностью согласовывать емкость или индуктивность (к примеру, программировать конкретную частоту и/или Q схем передатчика и/или приемника) с вероятными воздействиями окружающей среды, на которые МЭМС сконструирована реагировать. В некоторых случаях индукторы пассивного ЧНСМ-компонента могут быть сформированы в качестве трансформатора, чтобы работать с целью выделения сигнала.

[00681] Фигура 44-F показывает ИС 4400, имеющую МЭМС 4410 (возможно имеющую пассивные ЧНСМ-компоненты), набор пассивных компонентов 4420, реализованных на монтажной подложке ИС или компонента, и один или более токопроводящих путей 4430. В соответствии с показанными вариантами реализации эти один или более токопроводящих путей 4430 включают в себя ЧНС, имеющий первый слой, состоящий из ЧНС-материала, и второй слой, состоящий из модифицирующего материала, связанного с ЧНС-материалом первого слоя. Набор пассивных компонентов 4420 может соединяться с МЭМС 4410 через один или более токопроводящих путей 4430. В одном или более вариантов реализации на ИС могут быть реализованы ЧНС-антенна 4440 и спиральный ЧНС-индуктор 4450.

[00682] В некоторых вариантах реализации на ИС или на МЭМС может быть реализован второй набор пассивных ЧНСМ-компонентов. Этот набор пассивных ЧНСМ-компонентов может быть программируемым. Например, компоненты могут программироваться, чтобы задавать конкретную частоту или Q схемы передатчика или схемы приемника. В качестве другого примера, регистр может быть использован, чтобы сохранять биты и использовать МЭМС для того, чтобы выбирать различные конденсаторы для достижения конкретной частоты. В некоторых случаях пассивные компоненты могут включать в себя переключатель и/или датчик, изготовленный из материала ЧНСМ.

[00683] Некоторые варианты реализации используют систему охлаждения для того, чтобы динамически программировать одну или более МЭМС и/или ЧНСМ-компонентов. Например, резистивный ЧНСМ-компонент может быть использован для того, чтобы программировать МЭМС. По мере того, как система охлаждения снижает температуру, сопротивление в ЧНСМ-элементе снижается, фактически выключая элемент. Аналогично, по мере того, как температура повышается до критической температуры ЧНСМ-сегмента, сопротивление в ЧНСМ-элементе повышается, тем самым изменяя состояние МЭМС или программируемого компонента.

[00684] В по меньшей мере одном варианте реализации токопроводящий путь может иметь ЧНС-материал с несколькими слоями. Каждый слой может иметь конкретную (и возможно отличающуюся) толщину. Модифицирующий слой может быть присоединен к верхнему слою, что приводит к большей жесткости верхнего слоя. По мере того, как изменяется температура, изменяются и проводящие свойства различных слоев. Например, верхний слой имеет наименьшее сопротивление и действует в качестве сверхпроводника или идеального проводника при более высоких температурах, чем другие слои, поскольку верхний слой связан непосредственно с модифицирующим слоем. По мере того, как падает температура, последующие слои становятся менее резистивными и действуют больше наподобие сверхпроводников или идеальных проводников в порядке приближения к модифицирующему слою. Как будет понятно, изменения температуры изменяют проводящие свойства в различных слоях и, как результат, будут изменять Jкр и Hкр ЧНСМ.

[00685] МЭМС, в различных вариантах реализации, может включать в себя один или более внутренних путей, состоящих из первого слоя МЭМС, состоящего из ЧНС-материала, и второго слоя МЭМС, состоящего из модифицирующего материала, связанного с ЧНС-материалом первого слоя МЭМС. МЭМС также может быть выполнена с возможностью воспринимать один или более параметров окружающей среды посредством использования датчика давления, датчика температуры, светочувствительного датчика, датчика вибрации, акселерометра, датчика влажности, датчика электрического поля и/или звукового датчика.

[00686] Различные варианты реализации также предусматривают устройство, имеющее источник питания и ИС. ИС может иметь один или более токопроводящих путей, состоящих из ЧНСМ, имеющего первый слой, состоящий из ЧНС-материала, и второй слой, состоящий из модифицирующего материала, связанного с ЧНС-материалом первого слоя. Помимо этого, ИС может иметь МЭМС, соединенную с набором пассивных компонентов через один или более токопроводящих путей. В некоторых случаях МЭМС может включать в себя РЧ-схему, соединенную с РЧ-антенной 4450 на ИС. МЭМС также может включать в себя одно или более из настраиваемой линии передачи, волновода, резонатора, квазиоптического компонента, настраиваемого индуктора, настраиваемого конденсатора и электромеханического фильтра и/или других компонентов, как пояснено выше.

[00687] ЧНСМ для пассивных компонентов может быть использовано с МЭМС для того, чтобы создавать почти идеальные компоненты, в иных случаях недоступные для интеграции, при этом может конструироваться сеть пассивных компонентов, причем некоторые из них представляют собой переключатели, а некоторые МЭМС представляют собой датчики, на которые воздействуют варьирующиеся условия окружающей среды. Если ЧНСМ соединяет их с пренебрежимо малыми паразитными явлениями, то интегрированные почти идеальные компоненты будут действовать в качестве расширений МЭМС с несколькими и варьирующимися параметрами или атрибутами. Способность конструировать устройство с виртуальной почти идеальной множественной МЭМС на ИС обеспечивает на порядок величины более широкие возможности, что открывает широкие перспективы для того, чтобы воспринимать окружающую среду и реагировать электронно.

[00688] С другой стороны, использование этой технологии ЧНСМ в ИС-изделии является синергетически выгодным по сравнению с применением других технологий ЧНСМ. Примеры включают, но не ограничиваясь ими, ЧНСМ для соединения МЭМС-схем с аналоговой схемой на ИС, ЧНСМ для ʺтрехмерныхʺ межсоединений на ИС (которое соединяет ИС с монтажной подложкой) и ЧНСМ для распределения электропитания на ИС или ЧНСМ для распределения электропитания на монтажной подложке. Эти и другие технологии ЧНСМ дополнительно могут повышать производительность ИС-изделия.

[00689] Фигура 45-F является блок-схемой 4500, показывающей набор примерных операций для изготовления токопроводящих путей, ЧНСМ МЭМС и/или ЧНСМ-компонентов на ИС. ЧНСМ может быть изготовлено, исходя из типа материалов, применения ЧНСМ, размера компонента, использующего ЧНСМ, эксплуатационных требований устройству или машине, использующей ЧНСМ, и т.д.

[00690] В вариантах реализации, показанных на фигуре 45-F, при первой операции 4510 осаждения осаждают первый слой материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС) на ИС, подложке или SiP. В соответствии с различными вариантами реализации первый слой может содержать YBCO или BSCCO. Второй слой, состоящий из модифицирующего материала на первом слое ЧНС-материала, создающего ЧНС-межсоединения, осаждают во время второй операции 4520 осаждения. Второй слой может включать в себя хром, медь, висмут, кобальт, ванадий, титан, родий, бериллий, галлий, серебро или селен. Материал, используемый в качестве первого или базового слоя ЧНСМ, и/или материал, используемый в качестве модифицирующего слоя ЧНСМ, может быть выбран на основе различных соображений и требуемых рабочих и производственно-технологических характеристик. Примеры включают в себя, затраты, требуемые рабочие характеристики, доступное оборудование, доступные материалы и/или другие соображения и характеристики. При операции 4530 обработки обрабатывают ЧНС-межсоединения, формируя различные компоненты, токопроводящие пути и/или межсоединения. Например, в некоторых вариантах реализации могут быть сформированы ЧНСМ МЭМС, пассивные ЧНСМ-компоненты, ЧНСМ РЧ-антенна, система распределения питания и/или сигнальная шина с одним или более токопроводящих путей, способных разводить сигналы.

[00691] В дополнение к системам, устройствам и/или применениям, описанным здесь, специалисты в данной области техники осознают, что другие системы, устройства и применения, которые включают в себя токопроводящие пути, могут использовать ЧНСМ, описанные здесь.

Часть C. РЧ-устройства на интегральных схемах

[00692] Этот раздел описания относится к фигурам 1-36 и фигурам с 37-G по 41-G; соответственно, все ссылочные номера, включенные в этот раздел, относятся к элементам, находящимся на этих фигурах.

[00693] Различные варианты реализации изобретения в общем относятся к межсоединениям с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНСМ), к примеру, с межсоединениям, которые включают в себя модифицированные, щелевые и/или другие ЧНС-материалы. В некоторых вариантах реализации ЧНСМ может иметь первый слой, состоящий из материала с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНС), и второй слой, состоящий из модифицирующего материала, связанного с ЧНС-материалом первого слоя. ЧНСМ может быть использовано во множестве систем и способов для того, чтобы создавать различные улучшения. Некоторые примеры, в которых обеспечивается различные эффективности, включают, но не ограничиваясь ими, системы и способы с использованием ЧНСМ в радиочастотных (РЧ) схемах на ИС, системы и способы с использованием ЧНСМ для РЧ-антенн(ы) на полупроводниковой ИС, системы и способы для использования ЧНСМ в пассивных элементах РЧ-схем приемника и передатчика на монолитной микроволновой ИС (ММИС) и системы и способы с использованием ЧНСМ во встроенных функциях РЧ-схем на полупроводниковой ИС.

[00694] Некоторые варианты реализации предусматривают РЧ-схемы на ИС, которые могут использовать материал ЧНСМ для того, чтобы реализовывать токопроводящие пути для РЧ-схем на ИС. Использование материала ЧНСМ может приводить к возможности более высокой Q. По сути, ИС с использованием ЧНСМ в токопроводящих путях может, в зависимости от желаемого применения, потребовать меньшего числа активных схем и/или меньшей площади полупроводникового кристалла для различных схем. В некоторых вариантах реализации ЧНСМ может быть использовано для того, чтобы соединять несколько отдельных блоков РЧ-схем, и/или других технологий, включая другие технологии ЧНСМ.

[00695] В соответствии с различными вариантами реализации, материал ЧНСМ может быть использован для того, чтобы реализовывать токопроводящие пути для топологий РЧ-антенн на ИС. Результирующая топология антенны может иметь меньшую площадь, чем традиционные топологии подложки, которые не используют материала ЧНСМ. Помимо этого, РЧ-антенна может находиться в изолированных местоположениях без негативного последствия в виде сопротивления межсоединения, не обязательно с наличием внекристального интерфейса, тем самым давая возможность более высокой Q. По сути, топологии РЧ-антенн, вытекающие из использования материала ЧНСМ в токопроводящих путях, могут использовать меньшее число активных схем и тем самым меньшую площадь полупроводникового кристалла для различных схем.

[00696] В одном или более вариантов реализации ЧНСМ может быть использовано в пассивных элементах РЧ-схем приемника и передатчика на ММИС. За счет использования материала ЧНСМ для того, чтобы реализовывать пассивные элементы и/или токопроводящие пути, соединяющие РЧ-схемы, сигналы могут распространяться с постоянной времени задержки фронта волны, приближающейся к нулю. Как результат, задержка сигналов между различными функциональными элементами может фактически исключаться или значительно уменьшаться. В некоторых вариантах реализации материал ЧНСМ может образовывать схемы передатчика и приемника с очень высокой Q.

[00697] Помимо этого, различные варианты реализации изобретения предусматривают системы и способы с использованием ЧНСМ во встроенных функциях РЧ-схем на полупроводниковой ИС. В некоторых из этих вариантов реализации материал ЧНСМ может быть использован для того, чтобы реализовывать токопроводящие пути для распространения сигналов с постоянной времени задержки фронта волны, приближающейся к нулю. Как результат, задержка интерфейсных сигналов между встроенной функцией(ями) РЧ-схем и подсистемами, огибающими функцию(и), или между блоками подсистемы, соединенными со встроенной функцией(ями), может значительно уменьшаться или даже исключаться. При этом такие различные блоки похожи на виртуальные блоки в том смысле, что каждый соответствующий соединяющий сигнал кажется соприкасающимся со своим соответствующим встроенным узлом, так что он работает так, как указывает компьютерная модель, с пренебрежимо малой паразитной дисперсией, независимо от фактического физического местоположения относительно встроенной функции РЧ-схем.

[00698] ЧНСМ может быть изготовлено, исходя из типа материалов, применения ЧНСМ, размера компонента, использующего ЧНСМ, эксплуатационных требований к устройству или машине, использующей ЧНСМ, и т.д. По сути, в ходе конструирования и изготовления материал, используемый в качестве базового слоя ЧНСМ, и/или материал, используемый в качестве модифицирующего слоя ЧНСМ, может быть выбран на основе различных соображений и требуемых рабочих и производственно-технологических характеристик.

[00699] Хотя различные надлежащие геометрии и конфигурации показаны и описаны здесь для схемы размещения и/или расположения модифицированного ЧНС, возможно множество других геометрий. Эти другие геометрии включают в себя различные рисунки, конфигурации или схемы размещения по длине и/или ширине в дополнение к отличиям в толщине материалов, использованию различных слоев, ЧНС-пленкам, имеющим несколько смежных модифицирующих слоев, нескольким ЧНС-пленкам, модифицированным единственным модифицирующим слоем, и другим трехмерным структурам. Таким образом, любой подходящий модифицированный ЧНС может быть использован в зависимости от требуемого варианта применения и/или свойств.

[00700] В соответствии с различными вариантами реализации изобретения, ЧНС РЧ-схемы и/или антенны могут быть реализованы на ИС. РЧ-схемы и/или антенны могут использовать материал ЧНСМ, к примеру, модифицированный, щелевой и/или другой новый ЧНС-материал для того, чтобы реализовывать токопроводящие пути, которые соединяют РЧ-схемы с антеннами, и токопроводящие пути, которые находятся в РЧ-схемах и/или антеннах. Использование материала ЧНСМ может иметь множество преимуществ по сравнению с традиционным материалом межсоединения, как могут принимать во внимание специалисты в данной области техники.

[00701] Хотя различные примеры изобретения описываются в отношении ʺмодифицированных ЧНС-материаловʺ и/или различных конфигураций модифицированных ЧНС-материалов (например, модифицированных ЧНС-пленок и т.д.), как будет понятно, может быть использован любой из улучшенных ЧНС-материалов, описанных здесь, включая, например, модифицированные ЧНС-материалы (например, модифицированный ЧНС-материал 1060 и т.д.), щелевые ЧНС-материалы и/или другие новые ЧНС-материалы в соответствии с различными аспектами изобретения. Как описано здесь, помимо других аспектов, эти улучшенные ЧНС-материалы имеют по меньшей мере одну улучшенную рабочую характеристику, которая в некоторых примерах включает в себя работу в ЧНС-состоянии при температурах, больших 150 K.

[00702] Например, посредством использования ЧНСМ РЧ-антенна может находиться в изолированных местоположениях без негативного последствия в виде сопротивления межсоединения, не обязательно с наличием внекристального интерфейса, тем самым обеспечивая возможность более высокой Q. По сути, топологии РЧ-антенн, вытекающие из использования материала ЧНСМ в токопроводящих путях, могут требовать меньшего числа активных схем и тем самым меньшей площади полупроводникового кристалла для различных схем. В некоторых вариантах реализации ЧНСМ может быть использовано для того, чтобы соединять несколько отдельных блоков РЧ-схем, и/или других технологий, включая другие технологии ЧНСМ. Кроме того, поскольку ЧНСМ дает чрезвычайно низкие потери, могут быть разработаны и реализованы архитектуры и схемы РЧ-антенн, которые в иных случаях являются непрактичными на ИС и даже могут значительно уменьшать усиление и фильтрацию в активных схемах.

[00703] В качестве другого примера, использование ЧНСМ также обеспечивает такую конструкцию ИС, что РЧ-антенна располагается ближе к РЧ-схемам на ИС с улучшенными проводящими межсоединениями. Это зачастую приводит к более низким паразитным потерям, что дает в результате более высокую Q, так что конструктивные требования могут быть упрощены, например, за счет исключения специальных технологий производства полупроводников и внекорпусной конструкции. Помимо этого, могут быть разработаны новые РЧ-изделия, которые являются неосуществимыми при технологии предшествующего уровня техники, к примеру, однокристальные РЧ-приемопередатчики с гораздо более высокой Q. Это, например, может позволять карманным аппаратам адресовать большое число отдельных каналов.

[00704] Фигура 37-G иллюстрирует использование материалов ЧНСМ, реализующих токопроводящие пути для РЧ-схем на ИС 3710. В традиционных интегральных схемах РЧ-схемы реализуются внекристально относительно функций контроллера вследствие требований развязки, обуславливающих специальные, более затратные технологии производства полупроводников. Тем не менее, эти процессы зачастую не являются экономически эффективными для реализации цифровых схем, таких как функции контроллера. Напротив, если ЧНСМ соединяет РЧ-антенны 3720 непосредственно с РЧ-схемами, то обнаруживаются меньшие паразитные потери, так что РЧ-схемы могут быть реализованы на ИС 3710 того же самого кристалла с цифровыми схемами без необходимости специальной развязки или других более затратных технологий производства полупроводников.

[00705] В соответствии с различными вариантами реализации изобретения, когда материал ЧНСМ используется для того, чтобы реализовывать токопроводящие пути 3730 и/или 3760 для РЧ-схем на ИС 3710, результатом может быть возможность более высокой Q по сравнению с традиционными схемами, которые не используют материалов ЧНСМ. В некоторых вариантах реализации ЧНСМ может быть использовано для того, чтобы соединять отдельные блоки РЧ-схем, а также других технологий, включая другие технологии ЧНСМ. По сути, РЧ-схемы, вытекающие из использования материала ЧНСМ в токопроводящих путях, могут использовать меньшее число активных схем и возможно меньшую площадь полупроводникового кристалла для различных схем. В некоторых вариантах реализации РЧ-схемы могут быть реализованы в микропроцессорах, микрокомпьютерах, микроконтроллерах, процессорах цифровых сигналов (ПЦС), системах на кристалле (SoC), контроллерах накопителей на дисках, ASIC, ASSP, FPGA и/или в любой другой полупроводниковой ИС в различных системах, таких как Bluetooth®-интерфейс, беспроводной USB-интерфейс, Wi-Fi-интерфейс или другие интерфейсы РЧ-приемопередатчиков. Согласно конкретным аспектам, использование ЧНС в качестве площадок питания и заземления уменьшает шумовую связь от цифровых к аналоговым схемам.

[00706] Как проиллюстрировано на фигуре 37-G, некоторые варианты реализации изобретения предусматривают ИС 3710, содержащую монтажную подложку ИС, РЧ-антенну 3720 и РЧ-схему. Монтажная подложка ИС может иметь несколько слоев и один или более токопроводящих путей 3730 для разводки сигналов. Один или более токопроводящих путей 3730 могут быть изготовлены из модифицированного межсоединения с чрезвычайно низким сопротивлением (ЧНСМ), имеющего пер