Kursplan för Supraledande elektronik - grundläggande fysik och tillämpningar

Kursen syftar till att ge grundläggande kunskaper kring supraledning, Josephsoneffekterna, och supraledande elektronik. Kursen introducerar ett antal grundläggande begrepp och utvecklar basen för att kunna beskriva, designa och modellera supraledande kretsar.

Supraledning är ett fascinerande fenomen som tillåter oss att observera kvantmekaniska effekter på makroskopisk skala. Betydelsen av supraledning för grundläggande vetenskap är inte minst påtaglig med det faktum att det finns åtminstone 12 nobelpristagare som har blivit belönade inom området. Förutom att vara ett intressant fenomen, starkt bidragit till utvecklingen inom teoribildning inom fasta tillståndets fysik, så har supraledare hittat viktiga tillämpningar i det moderna samhället. Tillämpningarna sträcker sig från storskalig energiproduktion och starka supraledande magneter som används inom medicin, diagnostik och partikelacceleratorer, till de känsligaste kvant- sensorer och elektronik som kan mäta ungefär triljondels del av jordens magnetfält och en miljondel av elektronens laddning. Sensorer av dessa slag återfinns exempelvis i mark- och rymdbaserade teleskop för kartläggning av universums ursprung, och för medicinska tillämpningar för kartläggning av den mänskliga hjärnan.

- Inledning - Översikt av tillämpningar av supraledare

- Grundläggande egenskaper hos supraledare: Londons ekvationer, linjär elektrodynamik för supraledare och mikrovågsegenskaper

- Tunneleffekter i supraledare

- Josephsons likströms- och växelströms-effekt

- RCSJ-modellen för Josephsonövergångar

- Vortex-dynamik i långa Josephsonövergångar

- Supraledande kvantinterferometrar - Superconducting Quantum Interference Devices (SQUID)

- En elektron-transistorer - Single electron transistors

- Supraledande mikrovågskomponenter

- Supraledande blandare, detektorer och bolometrar

- Andreev fysik i N-S och Josephsonövergångar

- Mesoskopisk supraledande anordningar

Föreläsningar, hemuppgifter, laborationer och rapporter

Van Duzer: Superconductive Devices and Circuitry, och föreläsningsanteckningar.

Hemuppgifter och tentamen. Hemuppgifterna utgör 30 % av det samlade betyget. Betygsnivåer: 3 (eller G) kräver 30 % rätt, 4 (eller VG) kräver 60 % rätt, 5 (eller MVG) kräver 80 % rätt.