پ156

Quantom phase slippage in nano superconducting wire

كارشناسي ارشد

فيزيك

دانشگاه پيام نور مركز پرند

91-92

91/08/04

130ص

محمد علي شاهزمانيان

مرتضي محسني

ابررسانايي,نانوسيم ابررسانا,افت وخيز هاي گرمايي,افت وخيزهاي كوانتومي,لغزش فاز

هر گاه نمونه ابررسانايي كه به شكل سيم يا حلقه نازك ساخته شده در حد ابعاد نانو باشد، يعني پهناي نمونه ابررسانا از طول همدوسي و عمق نفوذ كوچك تر باشد، ابررساناي يك بعدي يا شبه يك بعدي خواهيم داشت.در ابررساناي يك بعدي است كه قادر خواهيم بود به مرز پديده ابررسانايي بسيار نزديك شويم و چگونگي نظم ابررسانايي را در آن ها بررسي كنيم. يكي از پديده هاي بسيار مهمي كه در اين پژوهش به آن پرداخته ايم بررسي افت وخيزهاي ابررسانايي است. پس از كشف پديده ابررسانايي به عنوان افت ناگهاني مقاومت به مقدار بي اندازه كوچك غيرقابل اندازه گيري، دريافتند كه غالباً گذار فاز ابررسانايي به هيچ وجه ناگهاني نيست و مقاومت اندازه گيري شده نمونه R(T) در نزديكي دماي بحراني مي تواند پهناي متفاوتي داشته باشد. دليل فيزيكي در پشت چنين پهن شدگي گذار، افت و خيزهاي ابررسانايي است. حال اين سؤال مطرح است كه آيا ابررسانايي در دستگاه هاي (شبه) يك بعدي مي تواند باقي بماند يا افت و خيزها موجب توقف همدوسي فاز شده و در نتيجه هر جرياني را آشفته مي كنند؟ پاسخ به اين سؤال هم بهره بنيادي و هم اهميت كاربردي دارد. از يك سو، تحقيقات بر روي اين موضوع به طور قطع به آشكار كردن فيزيك جديد كمك كرده و بر نقش مهم افت و خيزهاي ابررسانايي در سامانه هاي يك بعدي، نور بيشتري مي افكند، و از سوي ديگر، پيشرفت سريع در كوچك سازي نانو قطعات، افق هاي جديدي را در كاربردهاي نانو مدارهاي ابررسانايي باز مي كند و نيازمند درك بهتري از محدوديت هاي بنيادي براي پديده ابررسانايي در ابعاد كاهش يافته است ما در اين پژوهش به بررسي افت وخيزهاي گرمايي وكوانتومي در نانو سيم هاي ابررسانا پرداخته ايم. در دماهاي نزديك Tc طبق نظريه لانگروامبرگاوكارافت وخيز هاي گرمايي باعث ايجاد مقاومت در نانو سيم ها شده وجريان پايا در نانوسيم برقرار ميشود. ما بابسط اين نظريه به سمت انرژي هاي پايين و دماهاي پايين تر ازTc رفتيم و مقاومت كمتري را محاسبه كرديم.درواقع با كاهش دما تعداد افت وخيزهاي گرمايي كاهش مي يابد ومقاومت قابل ملاحظه اي مشاهده نمي شود. اما پيشرفت هاي اخير در فن آوري ليتوگرافي اجازه ساخت نانوسيم هاي ابررسانا با قطر بسيار كوچك (تا 10 نانومتر و حتي پايين تر) را مي دهند كه حتي نزديك هم جريان كنترل شده ابررسانايي از خود نشان مي دهند.حال اگر افت و خيزهاي گرمايي در نزديك مقاومت قابل اندازه گيري ايجاد نمي كنند چه عاملي باعث جريان كنترل شده ابررسانايي مي شود؟ اين احتمال را مي توان در نظر گرفت كه لغزش هاي فاز نه تنها به علّت افت و خيزهاي گرمايي بلكه در نتيجه افت و خيزهاي كوانتومي پارامتر نظم ابررسانشي رخ مي دهند. يك نظريه ميكروسكوپي از فرآيندهاي QPS در نانوسيم هاي ابررسانا توسط فن كنش مؤثر زمان موهومي توسعه داده شده است. اين نظريه تا T=0 قابل اجرا بوده و به طور صحيحي براي آثار ناترامزمندي، اتلافي و الكترومغناطيسي در طي رويداد QPS در نظر گرفته مي شود. در اين پژوهش پديده تونل زني به صورت لغزش فاز كوانتومي ميدان پارامتر نظم بيان مي شود. در واقع ميدان پارامتر نظم ابررسانايي سد پتانسيل ايجاد شده را به شكل گرد شاره هايي تونل مي زند.هر رويداد QPS شامل دو بخش هسته مركزي و بخش هيدروديناميكي اطراف آن مي باشد. بخش هيدروديناميكي QPS همانند يك گردشاره سد پتانسيل را تونل ميزند. چرخش حول هسته باعث ميشود در هربار چرخش ميدان پارامتر نظم حتما از مقدار صفر بگذرد. اما هسته QPS سد پتانسل را همانند تونل زني كوانتومي عبور ميكند. تابع به محض ورود به سد پتانسيل به شكل نمايي مقدارش صفر ميشود.درواقع مغزي QPS به شكل فلز عادي مقاومت از خود نشان ميدهد ودر اين قسمت اتلاف توسط جريان هاي عادي داراي اهميت هستند.

60146