Deutsch
Francais
Nederlands
Svenska
Norsk
Dansk
Suomi
Espanol
Italiano
Portugues
Magyar
Polski
Cestina
Русский
Vid bedömningen av motståndet R(<∆E>) i den andra fasen används Tinkhams ekvation, som förklarar hur resistansen hos ett YBCO-film är relaterad till magnetiska fält och temperatur. Tinkhams ursprungliga modell, som beskriver hur vortexer rör sig i materialet, tar hänsyn till både periodiska och monotona bidrag till resistansen. De periodiska komponenterna kommer från de oscillernande dynamikernas fluxlinjer, medan de monotona är relaterade till tillväxten av superledande ström och motstånd när fluxlinjer dras genom nätverkskablar. För att förstå denna process måste man ta hänsyn till den geometriska barriären för vortexbildning i smala kanaler och hur magnetfältet kan påverka resistansens tillväxt vid temperaturer nära Tc.
En alternativa modell som introducerades 2019 av Papari och Fomin adresserar de magnetoresistiva oscillationerna (MRO) i mångdubbelt anslutna superledande prover. Modellen, som är känd som Supercurrent Transmission Model (STM), bygger på några grundläggande antaganden om materialets egenskaper. Enligt denna modell kan man inte förklara de sinusformade bidragen i MRO genom att hänvisa till vortexer eller sänkningen av Tc, som ofta görs i traditionella modeller. Istället fokuserar STM på bevarande av superledande ström (CP), där fluktuationer i den superledande strömmens densitet och hastighet inte beror på det magnetiska fältet.
Vid användning av STM kan MRO förklaras genom att anta en konstant CP-hastighet och genom att bevara CP-densiteten i ett ringformat material. Detta är av central betydelse eftersom det utesluter bidrag från vortexrörelser och istället beskriver hur den magnetiska fluxen påverkar superledande strömmar genom ringens geometri. Genom att studera dessa komponenter kan man också förklara de kvantmekaniska interferenseffekterna som uppstår när CP flödar genom det superledande materialet.
När det gäller den temperaturberoende aspekten, särskilt när man närmar sig Tc, ökar termiska fluktuationer antalet quasipartiklar (QPs), vilket leder till lokala fasskärmar och förlust av faskoherens i det superledande tillståndet. Detta gör att en del av strömmen blir okohärent och bidrar till resistansen, medan en annan del förblir koherent och påverkas av den magnetiska fluxen. Detta fenomen, där resistansen ökar på grund av närvaron av QPs och fasbrytningar, är av stor betydelse vid mätning av MRO nära Tc.
Vid mätning av MRO i superledande prover används ofta en fyra-probes-konfiguration, där en fast ström injiceras och spänningen över ringen registreras. Genom att bevara strömmen mellan in- och utgångskontakterna kan man modellera förhållandet mellan de superledande strömmarna och quasipartiklarna som passerar genom proverna. I dessa modeller måste det beaktas att strömmen är en okomprimerbar vätska, och man använder den integrerade ekvationen för att beskriva strömflödet genom varje del av nätverket. Detta leder till ett djupare förståelse för hur MRO kan förklaras i komplexa superledande system, där både strömkonservering och magnetiska effekter samverkar för att påverka det övergripande motståndet.
För att förstå hela fenomenet, är det också viktigt att notera att de fysikaliska processerna bakom MRO inte bara beror på de mikroskopiska egenskaperna hos materialet, utan även på de makroskopiska effekterna av externa faktorer som temperatur och magnetfält. Detta innebär att för att kunna förutsäga eller kontrollera MRO i praktiska tillämpningar, måste forskare och ingenjörer noggrant överväga både de mikroskopiska strömförhållandena och de övergripande fysiska parametrarna i det specifika experimentella systemet.
Hur kvantringar uppvisar antibuntningsegenskaper och skillnader i emitterdynamik: En detaljerad analys
Kvantringar, med sina ovanliga ringformade strukturer, representerar en unik gräns mellan kvantprickar och kvanttrådar. Deras elektroniska struktur, som karaktäriseras av en omkrets större än excitonernas Bohr-radie, gör att de inte kan klassificeras entydigt som antingen dot eller wire. I denna sammanhang kan intensitetstidskorrelationsexperiment, baserade på Hanbury, Brown och Twiss interferometer, erbjuda insikter om kvantkaraktären hos dessa emitterande system.
Den andra ordningens korrelationsfunktion, g(2), är särskilt användbar för att karakterisera kvantnatur hos emitterande system genom att observera förekomsten av foton-antibuntning. Ett idealiskt tvånivåsystem skulle visa ett värde på g(2)(0) = 0, men för en enskild fotonemitterande källa, krävs att g(2)(0) < 0.5 för att tydligt åtskilja en foton från en annan. Det är dock viktigt att förstå att även om g(2)(0) < 1 fortfarande indikerar en kvantnatur, så är det inte ett absolut krav för att definiera ett kvantemitterande system. I experiment med GaAs/AlGaAs dubbelringar var g(2)(0) = 0,47 för den inre ringen (IR) och 0,80 för den yttre ringen (OR), vilket bekräftar en starkt differentierad dynamik i dessa två komponenter.
En ytterligare aspekt är att de inre och yttre ringarna i dubbelringstrukturer är dynamiskt oberoende av varandra, vilket förklaras genom en avsaknad av koppling mellan deras exciterade tillstånd. I experiment som genomförts på låga excitationsdensiteter visades det att den inre ringen (IR) och den yttre ringen (OR) emitterar vid olika energi, där den inre ringen emitterar vid högre energi än den yttre. Vid höga excitationsnivåer observerades ett ökat samband mellan de två emissionerna, vilket indikerar att den yttre ringen har ett multiexciton tillstånd som påminner om det som observeras i kvantprickar.
Trots de låga temperaturerna och förhållandena under experimenten, där uppvärmnings- och återkopplingsmekanismer spelar en viktig roll, kvarstår skillnader i dynamiken mellan de två ringarna. Tidsupplöst fotoluminiscens (PL) visade att de inre och yttre ringarna inte bara har olika dekalibrationstider utan också olika uppförande under ökad optisk injektion. En mycket intressant observation är att de inre ringarna har en längre dekalibrationstid än de yttre ringarna, vilket kan tolkas som en direkt konsekvens av mindre defekter i strukturen som möjliggör för de inre ringarna att upprätthålla separerade kvanttillstånd, vilket leder till foton-antibuntning. Å andra sidan påverkas de yttre ringarna mer av strukturella defekter, vilket orsakar inhomogen breddning av emissionsbandet.
Det är av vikt att förstå att medan det inre området av kvantringen kan betraktas som en nästan ideell kvantsystem, är det yttre området mer benäget att visa de negativa effekterna av strukturell oordning, vilket påverkar emitterande egenskaper. I vissa fall kan den strukturella oordningen i den yttre ringen vara så framträdande att det påverkar den kvantemitterande egenskapen av systemet som helhet. Detta problem blir särskilt märkbart när man arbetar med större kvantringar, där oordningen kan ha en mer uttalad inverkan.
I experiment med InAs/GaAs kvantringar och fotoniska kristallmikrocavitetter, demonstrerades att g(2)(0) var omkring 0,3 för en kvantring utan mikrocavitet, vilket tyder på att även när kvantringar inte är inbäddade i sådana strukturer kan de fortfarande uppvisa antibuntningsegenskaper. Förståelsen av dessa antibuntningsegenskaper är avgörande för att kunna skapa effektiva kvantljuskällor, särskilt när man arbetar med mer komplexa strukturer som kombinerar kvantringar och fotoniska kristaller.
Vad som också är viktigt att notera är att utvecklingen av kvantljuskällor i dessa system öppnar upp nya möjligheter för optisk kommunikation och kvantberäkning. Den specifika energinivådynamiken hos kvantringar gör dem till kandidater för användning i kvantljusdioder och andra optoelektroniska komponenter som är designade för att producera enstaka fotoner vid specifika våglängder. När dessa system förbättras, både vad gäller storlek och struktur, kan de potentiellt överträffa andra kvantljuskällor i effektivitet och kontroll.
För att sammanfatta, så erbjuder kvantringar en fascinerande möjlighet att undersöka fundamentala kvanteffekter som antibuntning, men också att bättre förstå hur strukturell oordning och dynamik i olika storleksklasser av kvantringar påverkar deras optiska egenskaper. Fortsatta experiment, särskilt på effekterna av strukturell defektivitet, och koppling mellan olika ringens energitillstånd, är av avgörande betydelse för att optimera dessa system för praktiska tillämpningar i kvantteknologi.