Abstract

Mathematical modeling of heat transfer in the film-substrate-thermostat system with a pulsed flow of high-density current through an electrically conductive film has been carried out. On the basis of the simulation, the analysis of the heating of a niobium nitride film with a high resistivity near the critical temperature of the transition to the superconducting state is made. The inhomogeneous heat conduction equation which is solved numerically, simulates heat transfer in the film-substrate-thermostat system for the third on the left and the first on the right initial boundary value problem. Using the symmetry of the problem, the parameter H is determined, which is equal to the ratio of the heat transfer of the film surface to its thermal conductivity; this parameter is necessary for effective heat removal. It is shown that effective heat removal from films can be provided by current-carrying and potential clamping contacts made, for example, of beryllium bronze. This makes possible to study the current-voltage characteristics of superconductors near the critical transition temperature to the superconducting state with high-density currents (104−105A/cm2) without significant heating of the samples.

Highlights

  • Using the symmetry of the problem, the parameter H is determined, which is equal to the ratio of the heat transfer of the film surface to its thermal conductivity; this parameter is necessary for effective heat removal

  • It is shown that effective heat removal from films can be provided by current-carrying and potential clamping contacts made, for example, of beryllium bronze

  • Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов

Read more

Summary

Введение

Нитрид ниобия (NbN) является бинарным неорганическим соединением, представляющим собой серый/черный кристалл. Соединение NbN используется при производстве сверхпроводящих плёнок с критической температурой от 5 до 17 К с узким переходом, порядка 0,1 К. Нитрид ниобия используется для сверхпроводящих болометров в радиоастрономии и терагерцовой спектроскопии (hot-electron bolometer, HEB) [1]. Тонкие плёнки из NbN используются в качестве однофотонных детекторов (superconducting single-photon detectors, SSPDs) [2]. Широкие и относительно толстые плёнки используются в сверхпроводящих магнитах и накопителях энергии [3]. Контент доступен по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License. Поэтому математическое моделирование процесса теплоотдачи плёнок NbN при пропускании через них тока является актуальной и практически важной задачей

Постановка задачи
Численное решение
Обсуждение полученных результатов
Заключение
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call