חומרים מוליכים על-ידי צצו ככוח טרנספורמטיבי בעיצוב של פילטרים פעילים אולטרה-נמוך, אשר חיוניים ללחיצת גבולות הביצועים של מערכות אלקטרוניות מודרניות, בניגוד לחומרים קונבנציונאליים, superconductors מפגינים אפס התנגדות חשמלית מתחת לטמפרטורה קריטית, המאפשרים לסננים פעילים אלה לפעול עם פיזור אנרגיה מינימלי, ירידה דרמטית זו בהפסדים ישירות מתורגם לגורמים איכותיים (Q-factors), תדירות חדה יותר, והפחתה מהירה יותר, והפחתה מהירה יותר, אך היא יעילה יותר של מערכות מחשוב מתקדמות יותר, במיוחד.

יסודות: Superconductivity and its Role in Active Filters

כדי להעריך את ההשפעה של חומרים על מוליכים על מסננים פעילים, חיוני להבין את התופעה של מוליכות על.כאשר שינוי חומרי למצב העל-התנהגותי שלה, זה מאבד בפתאומיות את כל ההתנגדות החשמלית מדידה - זרמים עכשוויים ללא כל אובדן אנרגיה.זה קורה מתחת לטמפרטורה קריטית אופיינית (Tc), סף המשתנה באופן נרחב בין חומרים.

מסננים פעילים - אלה המשלבים אלמנטים מעצימים כדי לעצב תגובה תדר - מתאים עוד מרכיבים על-מוליכים-על. המעגל הפעיל (בדרך כלל מבוסס על מוליכים למחצה) יכול לפעול עם כוח נמוך יותר כי אלמנטים חוזרים פסיביים מציגים כמעט אידיאליים, חסר-הפסדים של התקפי אותות מתכת כאלה, סינרגיה זו מאפשרת למעצבים בעלי ביצועים נמוכים מאוד ופסיבי רוחב פסים זעירים אשר ידרושים אחרים, עיצובים של שבבים, יתר על פני השטח של שבבים, יותר מאשר לוחות-על-על-על-על-על-על-מתאים קצרים יותר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, יותר, כלומר, כלומר, יותר של מיקרוגל-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-ידי תאים מורכבים של שבבדרומי מיקרוגל-על-על-על-על-על-על-ידי תאים קלים יותר, כאשר הם בעלי ביצועים קלים יותר, כאשר הם בעלי ביצועים נמוכים יותר, כאשר הם בעלי ביצועים קלים יותר, כאשר הם בעלי תפקודים זעירים-ידי תאים קלים יותר מאשר תאים קלים יותר, הם בעלי ביצועים קלים יותר, כאשר הם בעלי ביצועים קלים יותר

הפיזיקה הבסיסית המאפשרת להתנהגות זו כרוכה היווצרות של זוגות קופר - זוגות אלקטרונים בשפע לנוע ללא פיזור - ואת אפקט Meissner, אשר לגרש שדות מגנטיים. מוליכים סופר-כישור גבוהה, במיוחד אלה המבוססים על תחמוצות נחושת (דיקור), להציג התנהגות מסוג-II, המאפשר להם לקיים משקעים נוכחיים גבוהים בנוכחות שדות מגנטיים מתון.

התקדמות לאחרונה בחומרים על-ידי שימוש ב- Superconducting for Filters

החיפוש אחר חומרים מוליכים על-פניים טובים יותר ממשיך בקצב מהיר.בעוד שמוליכים בעלי-על-טבעיים מסורתיים כמו niobium (Tc= 9.2 K ס"מ) שימשו במשך עשרות שנים במכשירים מדעיים, הצורך בקירור מעשי יותר הוביל למיקרו-מוליכים-חומריים מתקדמים (HTS) שפועלים מעל 77, הנקודה הרת של חנקן Ytrium חמצני פעיל יותר (Bctra-co-recrection) ו-rections Active Defic-rections) אשר ניתן ל-Ric Defcposition 92.

מעבר YBCO, מגנזיום diboride (MgB2) משכה תשומת לב כחלופה פשוטה וזולה יותר עם Tc של 39 K. MgB2 סרטים יכול להיות גדל על ידי היברידית פיזי-כימית deapor deposition ומציע ביצועים מצוינים בטווח 5-30 K, אשר ניתן להגיע על ידי קומפקטי, יחיד-שלבי זעקה.

מחסנים המבוססים על ברזל (למשל, BaFe2As2, Tc ⁇ 38 K) מייצגים עוד גבול.חומרים אלה הם פחות אנזוטרופי מאשר מחסניות ומציגים סובלנות גדולה יותר לגבולות דגנים, מפשטים גדול-area סרט גדול- בעודם עדיין בשלב המחקר, סרטים המבוססים על ברזל הראו ערכי התנגדות משטח מבטיחים בתדרים עד 10GHz.

טכניקת נהיגה

המסע מחומרים דמויי העל הגולמיים לפילטר פעיל מעשי, מסתמך על דפוס מדויק.דפוס Photolithographic של סרטי YBCO עם היבטים מעל 10:1 הוא עכשיו שגרתי, המאפשר שערות קומפקטיות ו resonators ספירלי עם מינימום הנוכחי תהליכים דמדומים יותר, כגון קידוד אדניטורף, החליף את הדחף רטוב כדי למנוע הידרדרות של תכונות על-על אלה.

התקדמות בולטת נוספת היא פיתוח של צומת דו-פאטקסיאל ג'וזףסון על סרטי YBCO, המאפשרים על-ידי שילוב של DC-SQUID (הפעלת מכשיר התערבות קוונטי) כ- varactor, תדירות ההחלמה של מסנן מוליכים-על יכול להיות מכוון באופן אלקטרוני על פני רוחב פס של 5 עד 10%.

יישומים במערכות בעלות ביצועים גבוהים

הביצועים יוצאי דופן של מסננים פעילים על-ידי מוליכים-על פותחו יכולות חדשות על פני כמה שדות גבוהים.בתקשורת, הביקוש ההולך וגדל של נתונים באמצעות חישוב - מונע על ידי 5G, 6G, ומעבר - מציב דרישות קיצוניות המוצגות על מקלטי התחנה הבסיסית 0.1% מחברות מרובות בתוך ספקטרום צפוף יוצר הפרעה כי מסננים קונבנציונליים לא יכולים לדחות לחלוטין ללא אות מגרד.

במערכות מכ"ם - במיוחד אלה המשמשים להגנת ושליטה אווירית - היכולת לזהות הדים חלשים בנוכחות קלוטר חזק הוא קריטי.על הובלת מסננים פעילים עם פיזור חד מאוד (גדול מ 40 dB רוחב פס שברירי של 1%) מאפשר הסרת מכ"ם כדי להפלה בין מטרות בעלות ערך נמוך ורעש רקע.

מחשוב קוונטי

ייתכן שאין יישום דורש אובדן נמוך באופן מחמיר כמו מחשוב קוונטי. Qubits - יחידות היסוד של מידע קוונטי - חייב לשמור על קוהרנטיות עבור כל עוד אפשרי לבצע חישובים. Superconducting qubits, בדרך כלל עשוי אלומיניום או niobium על בסיס צומת גלימות על קומפקטיות, הם רגישים מאוד להפרעות אלקטרומגנטיות ממערכות טמפרטורות זמןיות.

אסטרונומיה ומכשירים מדעיים

איסוף מידע רדיואקטיבי (ALMA), כולל observatories, כגון Atacama Large מילימטר / submillimeter Array (ALMA), להסתמך על מקלטים רגישים מאוד כי חייב לזהות אותות של מיליוני פעמים חלש יותר מאשר רצפת הרעש. פילטרים המבוססים על גלאי זיכרון קינטית (KIDs) יש משרתים מטרה כפולה: הן מסנן והן לזהות חומרים אחרונים - כגון שימוש של פילטרים של חנקן נמוך של חנקן.

אתגרים וכיוונים עתידיים

למרות התקדמות יוצאת דופן, כמה מכשולים נשארים על הדרך לפרוס רחב.האתגר המתמשך ביותר הוא הדרישה הקירור.אפילו חומרי HTS חייב להיות נשמר מתחת ל-77 K - ולעתים קריר יותר לביצועים הטובים ביותר.בעוד שניתן להשיג עם סטירלינג או בפטפטפטפטפט, מכשירים אלה יש מגבלות חיים, לצרוך כוח (בדרך כלל 200–500 עבור טביעת רגל 1–2 W קירור באופן משמעותי ב 70K), ולהוסיף נפח דומה לסינון עצמי.

אתגר שני הוא אמינות חומרית.הסרטים הדקים של HTS הם קרמיקה כי הם מתפתלים ופרונים לפצח תחת רכיבה על אופניים תרמיים.העיוות ב-HTS ב- coefficients בין YB לבין תת-שכבות טיפוסיות (למשל, LaAlAlAlO3) גורם ללחץ שיכול לפענוח ביצועים קריטיים לאחר שיפורי שדה קירור חוזרים.

העלות של חומרים היא גורם אחר. YBCO סרטים שגדלו על תת-קרקעית יחיד יקר: קוטר 2 אינץ ' wfer יכול לעלות כמה מאות דולרים, וכמה wfers נדרשים עבור מסנן מורכב. שיטות ניו, כמו פתרון כימי הגדרת פתרון (CSD), מציעים חלופה בעלות נמוכה, אבל הם עדיין צריכים להשיג את אותה איכות סרט כמו טכניקות מבוססות אבק.

במבט קדימה, התחום נע לכיוון טמפרטורות תפעוליות גבוהות יותר.האפשרות התיאורטית של מוליכות על-טבעית של חדר-זמן, המבוקשת זמן רב לאחר, נותרה שאלה פתוחה.תביעות אחרונות של מוליכות על-טבעיות בחדר בפחמן-המולה ספוגית בלחץ קיצוני עדיין לא הובילו ל- CTS סרטים מעשיים, עם זאת, כל פריצת דרך שמעל 200 KC כבר תזהיר את התעשייה, שעלולה לחסל את הצורך לשילוב פעיל של אלקטרוניקה חדשה, כדי להאיץ את האלקטרוניקה, כדי להאיץ את האלקטרוניקה גבוהה ולפתח כמה חומרים מתקדמים, כדי להאיץ את האלקטרוניקה.

מסקנה

ההתקדמות בחומרים על-מוליכים יש שינתה באופן יסודי את הנוף של מסננים אולטרה-נמוכים, המספקים מדדים ביצועים שנחשבו בלתי ניתנים להשגה לפני עשור.מצמיחה אפיתאלית מעודנת של YBCO והופעתם של MgB2 כבחירה יעילה יותר, לפיתוח של תרכובות מבוססות-על ועיבוד סרט-דפל מתוחכמת, אבני הבניין של הדור הבא הן כעת בגרסאות מהירות יותר ויותר, בעודן של מחשבים מתקדמים, ממולקולות, ממערכות רדיו-מדומים, מאפשרות יותר ויותר, ואפקטיביים יותר ויותר, ואפקטיביים מתקדמים יותר ויותר, ואפקטיביים, מהירות יותר ויותר, וטכנולוגיות מתקדמות יותר ויותר, ממולכות יותר ויותר, ממול, ממולכותרות, וטכנולוגיות מתקדמות יותר ויותר, וטכנולוגיות מתקדמות יותר ויותר, וטכנולוגיות מתקדמות יותר ויותר, כמו גם כן, ממחשבים מתקדמים יותר ויותר, ממולכותרות, ממולכות-מדומים, ממערכות מתקדמות יותר ויותר, ממולכותרות, ממולכות-מדומים, ממערכות מורכבות יותר ויותר, ממערכות מורכבות יותר ויותר, וטכנולוגיות מורכבות יותר ויותר, כמו גם למולכות-מדומים, ממערכות מורכבות יותר ויותר, ממערכות מתקדמות יותר ויותר, כמו גם למול

(ב) ◄ .

  • (ב) ◄ עסקאות על מוליכות: התקדמות ב-HTS Filter DesignveFLT:1
  • (ב) ,0) דוחות מדעיים: MgB2 Resonators עבור מסננים מיקרוגלFLT:1
  • (ב) ,0) Superconductor Technologies Inc. - הפילטר המסחרי HTSIRSFLT
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇