超導薄膜

超導薄膜除幾何尺寸與塊狀超導體不同外，其結構和超導性質也有較大差別。對於塊狀超導體，磁場穿透層很薄，可以忽略不計，具有完全的抗磁性。但是超導薄膜的磁場穿透層與薄膜相比，就不能忽略不計。此外，當超導薄膜厚度很小時（小於10納米），它的超導臨界轉變温度將下降。

已實用的超導薄膜分為低温和高温兩類。低温超導薄膜是製造電子器件的主要薄膜材料。與高温超導薄膜相比，其均勻性、一致性以及隧道結制備和集成電路工藝方面具有優勢；在液氦温區由於熱噪聲低，故低温超導薄膜製成的電子器件靈敏度高，是高温超導薄膜器件所不及。低温超導薄膜又分為低熔點超導薄膜，如Pb、In、Sn、Al等低熔點金屬及其合金薄膜；高熔點超導薄膜，主要是難熔金屬及其合金薄膜，已應用的是Nb超導薄膜；化合物超導薄膜，具有實用價值的是NbN和Nb3Sn、Nb3Ge薄膜。高温超導薄膜在液氮温度下工作，已研究並有實用價值的有釔系薄膜、鉍系薄膜和鉈系薄膜。鉈系氧化物是超導臨界温度最高的超導體，達125K。高温超導薄膜的質量和性能均已達到相當高的水準，利用高温超導薄膜製成的超導量子干涉器和微波器件等，其性能均達到實用要求。

很早以前科學家就發現，以超導薄膜製成的電路比普通的電路速度更快、損耗更小。

如果把電子在電路中傳輸看成是汽車在路上行駛，傳統的電路就好比是普通的公路，電子在傳統電路上面的傳輸十分緩慢；而使用超導材料製作的電路就好比是高速公路，電子在超導材料製作的電路上可以飛速地奔馳。

超導薄膜的製作過程是把一個薄薄的晶片放到特殊的環境，然後，用激光把製作超導材料需要的原子或分子一個個或一團團地移到這個晶片上。經過幾個小時晶片表面上才能生長几個毫米厚的超導薄膜。

超導膜技術被列入中國九五重點攻關項目，已經可以製備出高質量大面積高温超導薄膜，電性能指標達到世界最好水平。

在超導薄膜製備出來後，它還要僅僅是一種材料。還需要繼續加工成各種各樣的電子元件才能被使用。正在製作的就是使用在無線通訊機站中的超導薄膜電子元件。

如何節約無線頻段是移動通信企業最關心的事情。超導薄膜將從根本上解決這個問題，信號是弧形的，兩邊是沒有用處的干擾信號，頻段資源的浪費很大。而通過超導薄膜的信號邊緣比較垂直，這樣就大大地節約電信頻段。

這是用超導薄膜製備的超導濾波器，它可以用於中國的移動通訊機站，它有四個優點：第一個是可以提高移動通信的抗干擾能力。第二個是提高移動通信的通信質量。第三個可以是移動通信的面積增加一倍。第四個可以使手機所需要的發射功率降低一半。

由於超導薄膜沒有電阻，用它製成的天線、諧振器、濾波器、延遲線等微波通訊器件具有常規材料(金、銀等)不可比擬的高靈敏度。未來將要誕生的超導計算機可以在無阻不發熱的情況下高效運行，其運行速度可達到每秒幾十億次。

超導薄膜還在軍事和醫療上廣泛的應用。製成的醫療器械，已經用來探測肺、腦和心臟的活動功能。

超導薄膜技術正無聲無息地改變着人們的日常生活。 ^[1]