LTS (Low temperature semiconductors)

LTS (Low temperature semiconductors)

Superconduttori a bassa temperatura critica. Denominazione utilizzata per distinguere tali materiali superconduttori da quelli aventi una temperatura critica relativamente elevata: HTS (High temperature superconductors). La temperatura critica è la temperatura al di sotto della quale alcuni materiali mostrano la completa scomparsa della resistenza elettrica (superconduttività) e la completa espulsione del campo magnetico (effetto Meissner-Ochsenfeld). I materiali LTS sono stati i primi a essere stati scoperti, a partire dal mercurio, da Heike Kamerlingh Onnes nel 1911. In seguito sono stati identificati come superconduttori molti elementi semplici, quali il piombo, l’alluminio, il niobio, il tantalio, e alcune leghe, quali il nitruro di niobio (NbN), il niobio-3 stagno (Nb₃Sn), il niobio-titanio (NbTi). Per molti anni il materiale superconduttore avente la temperatura critica più alta è stato il Nb₃Sn (T_c=23 K), finché, nel 1986, è stata identificata una nuova classe di materiali, gli HTS, con temperature critiche fino a 140 K. Nonostante la temperatura critica relativamente bassa, che rende più complesso e costoso il loro utilizzo, gli LTS sono i superconduttori più utilizzati, poiché con essi è più facile realizzare cavi e dispositivi a film sottile. Nel 1961 è stata sviluppato, da John Bardeen, Leon N. Cooper e John R. Schreffer, un modello teorico che spiega nel dettaglio la natura della superconduttività in questi materiali. La maggiore applicazione degli LTS è senz’altro nella realizzazione di magneti ad alto campo, che trovano un’importante applicazione nei sistemi a risonanza magnetica nucleare e nei magneti di deflessione degli acceleratori di particelle. I dispositivi a film sottile realizzati con gli LTS sono principalmente le giunzioni Josephson, utilizzate nella definizione dello standard internazionale di potenziale elettrico, nei sensori magnetici SQUID e in circuiti digitali ultra veloci.

→ Giunzioni Josephson