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【2h】

Calculations of Some Doping Nanostructurations and Patterns Improving the Functionality of High-Temperature Superconductors for Bolometer Device Applications

机译：计算某些掺杂纳米结构和图案的方法以改善用于高温计设备应用的高温超导体的功能

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摘要

We calculate the effects of doping nanostructuration and the patterning of thin films of high-temperature superconductors (HTS) with the aim of optimizing their functionality as sensing materials for resistive transition-edge bolometer devices (TES). We focus, in particular, on spatial variations of the carrier doping into the CuO layers due to oxygen off-stoichiometry, (that induce, in turn, critical temperature variations) and explore following two major cases of such structurations: First, the random nanoscale disorder intrinsically associated to doping levels that do not maximize the superconducting critical temperature; our studies suggest that this first simple structuration already improves some of the bolometric operational parameters with respect to the conventional, nonstructured HTS materials used until now. Secondly, we consider the imposition of regular arrangements of zones with different nominal doping levels (patterning); we find that such regular patterns may improve the bolometer performance even further. We find one design that improves, with respect to nonstructured HTS materials, both the saturation power and the operating temperature width by more than one order of magnitude. It also almost doubles the response of the sensor to radiation.
机译：我们计算了高温超导体（HTS）的掺杂纳米结构和薄膜构图的影响，旨在优化其作为电阻式过渡边缘辐射热测量装置（TES）的传感材料的功能。我们特别关注由于氧的化学计量失误导致载流子掺杂到CuO层中的空间变化（进而导致临界温度变化），并探讨了以下两种主要结构化情况：首先，随机纳米级本质上与掺杂水平有关的无序，这种掺杂不能使超导临界温度最大化；我们的研究表明，相对于目前使用的常规非结构化高温超导材料，这种第一个简单的结构已经改善了一些辐射热测量操作参数。其次，我们考虑对具有不同标称掺杂水平（图案）的区域进行规则排列；我们发现，这样的规则模式可以进一步提高辐射热测量仪的性能。我们发现一种设计，相对于非结构化的HTS材料，其饱和功率和工作温度宽度均提高了一个数量级以上。它还使传感器对辐射的响应几乎翻倍。

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