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Oggetto:
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Fisica dei superconduttori

Oggetto:

Superconductor Physics

Oggetto:

Anno accademico 2013/2014

Codice dell'attività didattica
MFN0858
Docente
Prof. Marco Truccato (Titolare del corso)
Corso di studi
008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente e delle Tecnologie Avanzate
Anno
2° anno
Periodo didattico
Terzo periodo didattico
Tipologia
D=A scelta dello studente
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/03 - fisica della materia
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Orale
Modalità d'esame
Esame orale con discussione delle relazioni sulle attività di laboratorio.
Oral examination including a discussion of the reports of the laboratory activities.
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Dopo aver seguito il corso, l’allievo sarà in grado di:

- Descrivere le proprietà fondamentali delle varie classi di materiali superconduttori e i rispettivi ambiti di applicazione.

- Descrivere il funzionamento di una giunzione Josephson e le sue possibili applicazioni.

- Descrivere alcuni processi di sintesi e litografia di materiali superconduttori per la fabbricazione di dispositivi.

- Valutare e risolvere le problematiche sperimentali relative alla caratterizzazione elettrica di dispositivi a bassa temperatura.

 

Dopo aver seguito il corso, l’allievo sarà in possesso di:

- Competenze teoriche nella modellizzazione di materiali superconduttori

- Competenze teoriche nella descrizione di dispositivi elettronici a superconduttore

-Competenze sperimentali nella caratterizzazione dei materiali e dispositivi suddetti

 

After having completed the course, the student will have skills in:

- Describing the fundamental properties of various classes of superconducting materials and their respective fields of application.

- Describing the operation principle of a Josephson junction and its possible applications.

- Describing some processes for the synthesis and lithography of superconducting materials used in device fabrication.

- Evaluating and solving experimental issues in the electrical characterization of devices at low-temperature.

After having completed the course, the student will have:

- Theoretical knowledge in the modeling of superconducting materials

- Theoretical knowledge in the description of electronic devices based on superconducting materials

- Experimental knowledge in the characterization of the above-mentioned materials and devices.

]

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

- Conoscenza delle proprietà di base dei materiali superconduttori e di alcuni dispositivi.

- Saper organizzare, analizzare, presentare e discutere dati sperimentali

- Basic knowledge of the properties of superconducting materials and of some devices.

- Basic skill in organizing, analyzing, presenting and discussing experimental data.

 

Oggetto:

Programma

Programma

Fenomenologia della superconduttività:

  • Parametri critici. Superconduttività di tipo I e II.
  • Equazioni di London
  • Aspetti termodinamici della transizione superconduttiva

Modello quantistico macroscopico:

  • Quantizzazione del flusso di campo magnetico
  • Effetto Josephson
  • Principio di funzionamento dello SQUID

Tipologie di materiali superconduttori:

  • Materiali a bassa, media ed alta Tc
  • Tecniche di sintesi e applicazioni

Teoria di Ginzburg-Landau:

  • Lunghezza di penetrazione e lunghezza di coerenza. Superconduttori tipo I e II.
  • Struttura e dinamica dei vortici. Pinning.

 

Esperienze di laboratorio:

  • Determinazione della sezione d’urto elettrone-fonone per l’Ag.
  • Misura della caratteristica I-V di un microbridge di YBCO

 

Phenomenology of superconductivity:

  • Critical parameters. Type I and type II superconductivity.
  • London equations
  • Thermodynamics of the superconducting transition.

Macroscopic quantum model:

  • Quantization of the magnetic flux
  • Josephson effect
  • Operation principle of the SQUID.

Different kinds of superconducting materials:

  • Low, medium and high-Tc materials
  • Synthesis techniques and applications

Ginzburg-Landau theory:

  • Magnetic penetration depth and coherence length. Type I and type II superconductors.
  • Vortex structure and dynamics. Vortex pinning.

Practical classes:

  • Determination of the cross-section area for the electron-phonon scattering process in Ag.
  • Measurement of the I-V characteristics of a YBCO microbridge

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

  • Terry P. Orlando, Kevin A. Delin : “Foundations of Applied Superconductivity”, Addison Wesley, Reading, Massachussets, 1991
  • Charles P. Poole, Horacio A. Farach, Richard J. Creswick: Superconductivity, Academic Press, San Diego – London, 1995 
  • Dispense fornite dal docente.

  • Terry P. Orlando, Kevin A. Delin : “Foundations of Applied Superconductivity”, Addison Wesley, Reading, Massachussets, 1991
  • Charles P. Poole, Horacio A. Farach, Richard J. Creswick: Superconductivity, Academic Press, San Diego – London, 1995 
  • Lecture notes and slides provided by the teacher.


Oggetto:

Note

Tipologia Insegnamento: 44 ore lezioni e 12 ore laboratorio

Frequenza: La frequenza alle lezioni non è obbligatoria. La frequenza ai corsi di laboratorio è obbligatoria e non può essere inferiore al 70% delle ore previste.

 Il corso di Fisica dei Superconduttori per la laurea magistrale in Fisica è parzialmente mutuato (per 4 CFU) dal corso di Solid State Physics per la laurea magistrale in Scienza dei Materiali. Le lezioni di questa parte del corso (36 h di lezione frontale) saranno tenute in inglese.

Lectures: 44 h

Practical classes: 12 h

Attending the lectures is not mandatory. However, attending the practical activities is mandatory  and must be higher than 70% of the scheduling.

The course of Physics of Superconductors for the Master in Physics is partially shared (4 ECTS points) with the course of Solid State Physics for the Master in Materials Science and the MaMaSELF international programme. The corresponding lectures are given in English. For the remaining part (2 ECTS points) this can be arranged on demand.

 

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Ultimo aggiornamento: 23/07/2014 09:12