磁束運動パーコレーションを用いた計算デバイスの基本原理確立

利用磁通量运动渗透建立计算装置的基本原理

基本信息

批准号：
22K18812
负责人：
堀出朋哉
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18812/
关键词：
超伝導パーコレーション

项目摘要

今年度は、さまざまな電流パスパターンを有する超伝導体に電流を流し、その電圧発生挙動を評価した。これにより超伝導電流のパーコレーションの現象理解を進め、制御可能性を実証することを目的とした。パルスレーザー蒸着によりYBa2Cu3O7(YBCO)膜を作製し、フォトリソグラフィーとウェットエッチングにより初期パターンの作製を行った。初期パターンについて電流―電圧特性を評価した後、電流パスを切断し電流―電圧特性の変化を観察した。ここでは超伝導体の常伝導状態での抵抗と超伝導状態での臨界電流密度を議論した。抵抗は電流パスの分布には大きく依存せず、切断した電流パスの密度とともに増加した。これは電流が流れる平均面積が小さくなっていくことからリーズナブルである。一方臨界電流は電流パスの分布に大きく依存した。これは臨界電流がパーコレーションによって決まることを示している。回り込んで迂回できるような電流パス分布になっているとき臨海電流の減少が小さいのに対し、迂回パスを切断すると臨界電流が大きく減少することがわかった。電流パス分布に応じた超伝導電流のパーコレーションの変化を観察することに成功した。このように超伝導電流のパーコレーションを意図的に変化させられることを実証し、その物理的理解を進めた。またこの現象を解釈するための数理モデルについて議論した。線形な電流―電圧特性に対して電流パス分布の抵抗への影響を記述する数理モデルを構築した。またこの数理モデルを超伝導電流のパーコレーションに利用するには、超伝導における非線形な電流―電圧特性を考慮にいれることが課題であることがわかった。

今年，我们让电流通过具有各种电流路径模式的超导体，并评估了它们的电压产生行为。这项研究的目的是增进对超导电流渗流现象的理解并证明其可控性。采用脉冲激光沉积法制备 YBa2Cu3O7 (YBCO) 薄膜，并通过光刻和湿法刻蚀制备初始图案。在评估初始图案的电流-电压特性之后，切断电流路径并观察电流-电压特性的变化。这里我们讨论了超导体正常状态下的电阻和超导状态下的临界电流密度。电阻并不显着依赖于电流路径的分布，并且随着切割电流路径的密度而增加。这是合理的，因为电流流过的平均面积变得更小。另一方面，临界电流很大程度上取决于电流路径的分布。这表明临界电流是由渗流决定的。研究发现，当电流路径分布为可绕行时，临界电流的降低幅度较小，但当绕行路径被切断时，临界电流显着降低。我们成功地观察到超导电流渗透随电流路径分布的变化。通过这种方式，我们证明了有意改变超导电流的渗透是可能的，并增进了我们对它的物理理解。我们还讨论了解释这种现象的数学模型。构建了数学模型来描述电流路径分布对线性电流-电压特性的电阻的影响。研究还发现，为了使用该数学模型进行超导电流的渗透，有必要考虑超导中的非线性电流-电压特性。