[发明专利]一种由纳米胶囊构成的含有多个约瑟夫森隧道结的器件

说明书

本发明的目的在于提供一种由纳米胶囊构成的含有多个约瑟夫森隧道结的器件及其制备方法和应用，所述纳米胶囊具有核壳结构，其中纳米胶囊的核为超导体，纳米胶囊的壳是半导体或绝缘体；所述器件由纳米胶囊加工成型，纳米胶囊之间形成约瑟夫森隧道结。本发明所述器件具有超导电性和抗磁性，可用来低温制冷和发射微波。

技术领域

本发明涉及一种量子器件及其制备，特别提供一种由纳米胶囊构成的含有多个约瑟夫森隧道结的器件及其制备方法和应用。

背景技术

约瑟夫森隧道结，是指两侧是超导体，且两个超导体间有弱连接。

对于一个约瑟夫森隧道结，在两侧超导体上，加1伏(V)电压，则有个交变电流通过隧道结，其频率f为：

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

＝4.836*10¹⁴赫兹＝483.6太赫兹

其中，e为电子电荷，h为普朗克常数。

这种弱连接的约瑟夫森结的结构在超导转变温度T_c以下，加电流或磁场，可产生交流约瑟夫森效应，这时库伯对被破坏变成正常态的电子，产生电压，同时放热升温。

按经典理论，1电子伏能量，导致电子温度微观变化为：

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

式中，k为玻尔兹曼常数，T为温度。

计算可知：

T＝11594K

这说明当超导态电子转变成正常态电子产生的电压，可导致大的温度变化。

由多个约瑟夫森隧道结组成的量子器件有很多特点：高度的非线性，高分辨率，高的反应速率，低功耗，噪音低，高工作频率等。这种量子器件在发射微波，低温制冷，测量等许多领域都有应用。

纳米胶囊是指在微米以下的纳米尺度，具有核壳结构特点的纳米颗粒。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由纳米胶囊构成的含有多个约瑟夫森隧道结的器件及其制备方法和应用，所述纳米胶囊的结构，是指在纳米尺度下具有核壳结构的纳米颗粒，核和壳是两种不同的材料。本发明所述器件具有超导电性和抗磁性，可用来低温制冷和发射微波。

本发明技术方案如下：

一种由纳米胶囊构成的含有多个约瑟夫森隧道结的器件，其特征在于：所述纳米胶囊具有核壳结构，其中纳米胶囊的核为超导体，纳米胶囊的壳是半导体或绝缘体；所述器件由纳米胶囊加工成型，纳米胶囊之间形成约瑟夫森隧道结。

作为优选的技术方案：