[發(fā)明專利]一種由納米膠囊構(gòu)成的含有多個約瑟夫森隧道結(jié)的器件

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• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN114914354A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 耿殿禹;王振華;李達(dá);李帥貞;李名澤;馬嵩;郭杰;孫興丹;肖小飛;李昺;張志東
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號: H01L39/02
• 分類號: H01L39/02;H01L39/22;F25B23/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 張晨

本發(fā)明的目的在于提供一種由納米膠囊構(gòu)成的含有多個約瑟夫森隧道結(jié)的器件及其制備方法和應(yīng)用，所述納米膠囊具有核殼結(jié)構(gòu)，其中納米膠囊的核為超導(dǎo)體，納米膠囊的殼是半導(dǎo)體或絕緣體；所述器件由納米膠囊加工成型，納米膠囊之間形成約瑟夫森隧道結(jié)。本發(fā)明所述器件具有超導(dǎo)電性和抗磁性，可用來低溫制冷和發(fā)射微波。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種量子器件及其制備，特別提供一種由納米膠囊構(gòu)成的含有多個約瑟夫森隧道結(jié)的器件及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

約瑟夫森隧道結(jié)，是指兩側(cè)是超導(dǎo)體，且兩個超導(dǎo)體間有弱連接。

對于一個約瑟夫森隧道結(jié)，在兩側(cè)超導(dǎo)體上，加1伏(V)電壓，則有個交變電流通過隧道結(jié)，其頻率f為：

f＝1V*2e/h＝1*2*1.6022*10^-19/6.6261*10^-34

＝4.836*10¹⁴赫茲＝483.6太赫茲

其中，e為電子電荷，h為普朗克常數(shù)。

這種弱連接的約瑟夫森結(jié)的結(jié)構(gòu)在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度T_c以下，加電流或磁場，可產(chǎn)生交流約瑟夫森效應(yīng)，這時庫伯對被破壞變成正常態(tài)的電子，產(chǎn)生電壓，同時放熱升溫。

按經(jīng)典理論，1電子伏能量，導(dǎo)致電子溫度微觀變化為：

1eV＝1.6*10^-19庫倫*伏特＝1.6*10^-19焦耳＝1*kT＝1.38*10^-23T；

式中，k為玻爾茲曼常數(shù)，T為溫度。

計算可知：

T＝11594K

這說明當(dāng)超導(dǎo)態(tài)電子轉(zhuǎn)變成正常態(tài)電子產(chǎn)生的電壓，可導(dǎo)致大的溫度變化。

由多個約瑟夫森隧道結(jié)組成的量子器件有很多特點：高度的非線性，高分辨率，高的反應(yīng)速率，低功耗，噪音低，高工作頻率等。這種量子器件在發(fā)射微波，低溫制冷，測量等許多領(lǐng)域都有應(yīng)用。

納米膠囊是指在微米以下的納米尺度，具有核殼結(jié)構(gòu)特點的納米顆粒。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種由納米膠囊構(gòu)成的含有多個約瑟夫森隧道結(jié)的器件及其制備方法和應(yīng)用，所述納米膠囊的結(jié)構(gòu)，是指在納米尺度下具有核殼結(jié)構(gòu)的納米顆粒，核和殼是兩種不同的材料。本發(fā)明所述器件具有超導(dǎo)電性和抗磁性，可用來低溫制冷和發(fā)射微波。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種由納米膠囊構(gòu)成的含有多個約瑟夫森隧道結(jié)的器件，其特征在于：所述納米膠囊具有核殼結(jié)構(gòu)，其中納米膠囊的核為超導(dǎo)體，納米膠囊的殼是半導(dǎo)體或絕緣體；所述器件由納米膠囊加工成型，納米膠囊之間形成約瑟夫森隧道結(jié)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：