Przyczyny skrócenia czasu wyłączania kluczy nadprzewodnikowych z warstwą buforową

W literaturze dotyczącej nadprzewodnikowych przełączników optoelektronicznych omówione jest dziwne zjawisko polepszenia właściwości dynamicznych w wyniku wprowadzenia do struktury cienkowarstwowej warstwy buforowej z materiału źle przewodzącego ciepło. W prezentowanej pracy podano interpretację przyczyn tego zjawiska na podstawie analizy niestacjonarnych pól temperatury w strukturze elementu. Analizę przeprowadzono metodą modelowania numerycznego procesów cieplnych w strukturze cienkowarstwowej, składającej się z nadprzewodnika wysokotemperaturowego YBa2Cu3O7-x napylonego na podłoże MgO z warstwą pośrednią SrTiO3. Podstawową przyczyną skrócenia czasu wyłączania klucza jest ograniczenie przez warstwę buforową dyfuzji ciepła do podłoża w czasie włączania klucza, w następstwie czego jego wyłączanie zachodzi na drodze odprowadzania ciepła do bardzo dobrze przewodzącego ciepło podłoża znajdującego się w temperaturze niższej niż temperatura wyłączania nadprzewodnika.

---

Literature referring to superconductor optoelectronic switches report about curious phenomenon of improvement of dynamical properties as a result of introduction of a thin, low thermal conductivity buffer layer. Present paper is a trial of interpretation of this phenomenon basing on analysis of non-stationary temperature fields within the element's structure. The analysis has been made using the method of numeric modelling of thermal processes occurring within the thin-layer structure consisting of high-temperature superconductor YBa2Cu3O7-x sputtered over the MgO substrate and separated with an intermediate SrTiO3 layer. The essential reason of shortening of key's switch-off time is the fact that the buffer layer limits heat diffusion towards the substrate during switching-on time; as a result its switching-off occurs through heat abstraction towards the high thermal conductivity substrate which temperature is lower than the superconductor's switch-off temperature.