RUI: Superconductivity Research in the Microwave Regime with Undergraduates

RUI:本科生微波领域超导研究

基本信息

  • 批准号:
    1206149
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 16.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-05-15 至 2016-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

****Technical Abstract****A newly developed technique of three-tone intermodulation distortion will be used to examine the nonlinear electrodynamics of high-temperature superconducting (HTS) thin films in the microwave frequency regime. This method generates multiple orders of nonlinearity at the same frequency, thereby eliminating time-scale and dispersion differences between the different orders. Using this advantage, the physical origin of even and odd order nonlinearity will be probed in patterned HTS passive microwave devices. The contribution of patterning to nonlinearity, in particular to time reversal symmetry breaking, will be determined by comparing devices comprised of sloped or vertical line edges. The contribution of crystalline symmetry will be understood by comparing devices made from yttrium and thallium based HTS materials. Finally, the contribution of hole doping will be understood by modifying films with nitrogen gas anneals. The bulk of this work will be done by a team of six to ten undergraduates pursuing degrees in physics and engineering. Along with learning in-demand skills such as microwave test and measurement and finite element analysis, students will learn to be effective researchers by developing experiment plans, presenting at conferences and contributing to publications in the peer reviewed literature.****Non-Technical Abstract****High temperature superconductors were discovered in the 1980's and since then there has been a variety of commercial applications. One application area of both commercial and military value is in high frequency electronics where the absence of resistance permits device performance far beyond that seen conventionally. A limit to high frequency device applications of superconductors results from the tendency of superconductors to distort the electronic signals. This research seeks an understanding of this distortion at a fundamental physics level by studying how the superconductors violate time reversal symmetry. That superconductors do not do the same thing when time runs backwards has implications on the application of these materials to electronics, which proceeds largely on the assumption that time is symmetric. This project will seek an understanding of why superconductors distort signals and will provide insight into how the distortion could be mitigated. Superconducting devices made by several companies have been acquired for use in this project. The bulk of this work will be done by a team of six to ten undergraduates pursuing degrees in physics and engineering. Along with learning in-demand skills such as microwave test and measurement and finite element analysis, students will learn to be effective researchers by developing experiment plans, presenting at conferences and contributing to publications in the peer reviewed literature.
****技术摘要****一种新开发的三色对间调节失真的技术将用于检查微波频率状态下高温超导(HTS)薄膜的非线性电动力学。 该方法以相同的频率生成多个非线性阶,从而消除了不同顺序之间的时间尺度和分散差异。 利用此优势,将在图案化的HTS被动微波设备中探测偶数和奇数非线性的物理起源。 图案对非线性的贡献,特别是时间逆转对称性破坏,将通过比较由倾斜或垂直线边缘组成的设备来确定。 通过比较由Yttrium和Thallium HTS材料制成的设备,可以理解晶体对称性的贡献。 最后,通过用氮气退火修饰膜来理解孔掺杂的贡献。 这项工作的大部分将由一个六到十个本科生的团队完成,攻读物理和工程学位。 除了学习微波测试和测量和有限元分析之类的学习技能外,学生还将学会通过制定实验计划,在会议上展示并为同行评审的文学中的出版物做出贡献。 商业价值和军事价值的一个应用领域是在高频电子设备中,缺乏阻力允许设备性能远远超出了传统上。 超导体高频设备应用的限制是由于超导体扭曲电子信号的趋势。 这项研究通过研究超导体如何违反时间逆转对称性来寻求对基本物理学层面的理解。 当时间向后运行时,超导体不会做同样的事情,这对这些材料在电子设备中的应用有影响,这在很大程度上是基于时间对称的假设。 该项目将寻求了解为什么超导体扭曲信号的原因,并将提供有关如何缓解失真的洞察力。 已经购买了该项目的多家公司制造的超导设备。 这项工作的大部分将由一个六到十个本科生的团队完成,攻读物理和工程学位。 除了学习微波测试和测量和有限元分析之类的学习技能外,学生还将通过制定实验计划,在会议上提出并为同行评审文献中的出版物做出贡献,从而学会成为有效的研究人员。

项目成果

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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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