EP1726021A1 - Composants supraconducteurs en couches minces a inductance accordable procede de realisation et dispositifs incluant de tels composants - Google Patents

Composants supraconducteurs en couches minces a inductance accordable procede de realisation et dispositifs incluant de tels composants

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Publication number
EP1726021A1
EP1726021A1 EP05733296A EP05733296A EP1726021A1 EP 1726021 A1 EP1726021 A1 EP 1726021A1 EP 05733296 A EP05733296 A EP 05733296A EP 05733296 A EP05733296 A EP 05733296A EP 1726021 A1 EP1726021 A1 EP 1726021A1
Authority
EP
European Patent Office
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superconductive
component
stack
layers
tuning means
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05733296A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-François HAMET
Pierre Bernstein
Laurence Mechin
Nabil Touitou
Séverine MOUCHEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP1726021A1 publication Critical patent/EP1726021A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/364—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith using a particular conducting material, e.g. superconductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F21/00—Variable inductances or transformers of the signal type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor

Definitions

  • the present invention relates to a superconductive inductive component in thin layers, in particular having tunable or adjustable inductance characteristics. It also relates to a method for producing such components, as well as devices including such components.
  • This invention is in the field of superconductive electrical and electronic components for the electrical engineering or electronics sectors, telephony, antennas and passive high frequency components, in particular for medical imaging as well as radars and defense electronics.
  • the production of superconductive inductive components in thin layers is generally carried out by depositing a superconductive film, generally by vacuum methods such as sputtering or pulsed laser ablation, then the definition by photo lithography of one or more turns. In this technique the dimension of the device increases with the value of its inductance.
  • a practical example of embodiment consists of a coil comprising 5 turns whose external diameter is 15mm, with tracks of 0.4mm in width spaced 0.3mm having an inductance of 2.12 ⁇ H, which is described in the thesis dissertation. supported by Jean-Christophe Ginefri on December 16, 1999 at the University of Paris XI and entitled "Miniature superconductive surface antenna for RMIM 1.5 Tesla imaging".
  • the technique described above has two main drawbacks: - the area occupied by each inductive component is large. For example, the component described in the previous paragraph occupies an area of more than 700mm 2 : - if the component is integrated into a circuit, it is often necessary to connect the end of the inner coil to a superconductive line.
  • This last step is particularly delicate because it is necessary to carry out a resumption of epitaxy, a technique which is difficult to control.
  • a certain number of methods are known for obtaining inductive components whose inductance characteristics are easily adjustable, during manufacture or else once implanted in an electrical or electronic circuit or device.
  • Such an adjustment can be useful at the manufacturing stage, for example to manufacture at low cost a varied and homogeneous range of components of different inductances, by changing only a few parameters of the manufacturing process. It is also very useful to have inductive components whose inductance can be adjusted later, par. example for carrying out an adjustment or a calibration or a measurement within a device including such components.
  • Known devices or methods often use an adjustment during manufacture of the geometrical characteristics of macroscopic elements, or a subsequent adjustment of this geometry by mechanical action. This involves, for example, adjusting or adjusting the position of a ferrite core at the heart of a coil as in US patent 4,558,295, or of a metal electrode between two dielectric parts as described in the patent. US 6,556,415.
  • An object of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing a simpler and less costly production method than current methods.
  • Another object of the present invention is to provide a more efficient component than current components, in absolute terms or in relation to its size. This objective is achieved with a method of producing a superconductive inductive component in the form of one or more line segments or elements, with an area of the order of a few hundred square microns consisting of a stack of films or thin layers alternately superconductive and insulating. It is thus possible to access automated and collective manufacturing processes using known and widely used techniques for depositing thin layers and etching, which contributes to a significant reduction in manufacturing costs. In a preferred embodiment of the invention, each film constituting the stack is perfectly crystallized.
  • the device is dimensioned so that under working conditions it is in the Meissner state, ie the state in which it has no measurable direct current dissipation.
  • the proposed device can be produced from any pair of materials making it possible to produce a stack of alternately superconductive and insulating films below a temperature called the critical temperature.
  • Another object of the present invention is to provide an inductive component whose inductance characteristics can be more simply adjusted during manufacture, or at lower cost. This objective is achieved with an inductive superconductive component comprising a stack of thin layers alternately composed of an electrically insulating material and a superconductive material, and tuning means providing a resistive connection between at least two of these superconductive layers.
  • this stack is positioned on a superconductive track connected or integrated into an electric or electronic circuit.
  • the connection between two superconductive layers connected by the tuning means is of substantially uniform resistance or resistivity within the stack.
  • the connection between two superconductive layers connected by the tuning means is of resistivity or of variable resistance within the stack.
  • the tuning means are applied to all or part of the edge of the stack to produce a resistive connection between at least two superconductive layers. These tuning means can then comprise a material deposited or adhering to the edge of the stack, and thus being in contact with all or part of the superconductive layers which are there.
  • the tuning means comprise a compound consisting of a polymer including metallic particles, deposited on or in contact with all or part of the edge of the stack.
  • the elements of the tuning means which are applied to the edge of the stack can be distributed in the form of a single layer, or of several thin layers stacked.
  • Another object of the present invention is to provide a more reliable component, more efficient or of smaller size, whose inductance characteristics can be adjusted or tuned after manufacture. This objective is achieved with an inductive superconductive component comprising a stack of thin layers alternately composed of an electrically insulating material and a superconductive material, and tuning means providing a resistive connection between at least two of these superconductive layers.
  • the tuning means then have resistivity characteristics varying as a function of a physical or chemical quantity, called control quantity, specific to the environment of the component.
  • This control quantity can then be generated or adjusted by emitting components, thus carrying out a command for adjusting the inductance of the component according to the invention.
  • This control quantity can also be unique to the environment of the component according to the invention (or only of a part of the component), thus performing a sensor or detection function of this control quantity.
  • the tuning means may have a resistivity or a resistance controlled by:
  • the tuning means comprise means for adjusting the resistance or the resistivity of at least one connection between two superconductive layers connected by these tuning means.
  • This object is achieved with a process for producing a superconductive inductive component with a determined inductance value, characterized in that it comprises a phase of depositing an alternating stack of thin superconductive and insulating layers on a substrate, followed by a phase of deposition on all or part of the edge of this stack of at least one tuning layer, of a material producing between a plurality of these superconductive layers an electrical connection of a resistance or a determined resistivity, chosen as a function of said inductance value.
  • Another object of the present invention is to provide a simpler and less costly production method for manufacturing components whose inductance is adjustable after manufacture.
  • a method of producing a superconductive inductive component having adjustable inductance characteristics characterized in that it comprises a phase of depositing an alternating stack of thin superconductive and insulating layers on a substrate, followed of a deposition phase on all or part of the wafer of this stack of at least one tuning layer, producing between a plurality of these superconductive layers an electrical connection of resistance or resistivity varying according to a physical quantity or environmental chemical of this tuning layer.
  • an electronic device including a superconductive inductive component comprising a stack of thin layers alternately of an electrically insulating material and a superconductive material, and tuning means providing a resistive connection between at least two of these superconductive layers.
  • such a device can perform filtering or transducer functions.
  • the superconductive inductive component may include light sensitive tuning means, for example a layer of a photoconductive compound.
  • Such a device can then be provided for producing an optoelectronic transducer.
  • the superconductive inductive component can be associated (alone or in several copies) with one or more capacitive components.
  • the device according to the invention can then be arranged to perform a delay line function.
  • an antenna device is proposed including a superconductive inductive component comprising a stack of thin layers alternately of an electrically insulating material and a superconductive material, and tuning means making a resistive bond between at least two of these superconductive layers.
  • Such an antenna device can then comprise one or more delay lines according to the present invention.
  • Such antennas can be combined, with coherent and tuned settings for producing a medical imaging device, for example of the MRI type.
  • a medical imaging device can thus comprise at least one antenna including a superconductive inductive component whose tuning means make it possible to tune said antenna.
  • Delay lines according to the invention can also be implemented in a phase shift radar device comprising a plurality of antennas each comprising an electronic circuit including a delay line according to the invention, this delay line being arranged to so that each of said antennas transmits a signal whose phase is offset from that of neighboring antennas.
  • the manufacturing process includes in particular the steps of depositing a superconductive film and depositing the stack of alternately superconductive and insulating films.
  • the process also includes stages of etching all the films deposited and selective etching of the stack produced so as to leave it remaining only at the locations where it is desired to implant an inductive component.
  • these etching steps can be inserted in different ways and in one or more occurrences within the deposition steps.
  • a system is proposed for producing a superconductive inductive component in the form of one or more line segments constituted by a stack of alternately superconductive and insulating films, implementing the method according to the invention. 'invention.
  • this production system comprises: - means for depositing a superconductive film on a substrate, - means for depositing on the superconductive film a stack of alternately superconductive and insulating films, and - means for etch all of the films deposited, these means being arranged so as to leave them only at the locations where one wishes to implant an inductive component.
  • FIG. 1 is a diagram of a stack E of layers Ci and C 2 deposited on a substrate
  • - Figure 2A is a top view of a superconductive line LS comprising an inductive component consisting of alternately superconductive films C1 and insulators C2
  • - Figure 2B is a sectional view of a superconductive line LS comprising an inductive component E consisting of alternately superconductive films C1 and insulators C2;
  • FIG. 1 is a diagram of a stack E of layers Ci and C 2 deposited on a substrate
  • FIG. 1 is a diagram of a stack E of layers Ci and C 2 deposited on a substrate
  • - Figure 2A is a top view of a superconductive line LS comprising an inductive component consisting of alternately superconductive films C1 and insulators C2
  • - Figure 2B is a sectional view of a superconductive line LS comprising an inductive component E consisting of alternately superconductive films C1 and insulators C2
  • FIG. 3A is a photograph of the pattern used for the tests showing the location of the current inputs II and 12, the measurement pads VI and V2 of the potential difference at the terminals of the bridge as well as the location of the latter ;
  • - Figure 3B shows the photolithography mask used to make the test pattern of Figure 3A;
  • - Figure 4 is a diagram of the measuring device used to characterize a superconductive inductive component according to the invention;
  • - Figure 5 illustrates a potential difference measured between the pads VI and V2 (solid lines) when a current (dotted) sawtooth at the frequency of 1000Hz flows in the sample;
  • - Figure 7 illustrates a delay line implementing a superconductive inductive component according to the invention; and
  • - Figure 8 illustrates a block diagram of a phase shift antenna;
  • - Figure 9 illustrates a potential difference measured between the pads VI and V2 when a current (dotted lines) flows between the pads II and 12, related to the maximum value of this current, before (solid lines) and after (clouds points) exposing the sample to a stream of carbon particles;
  • - Figure 10 illustrates inductance values according to the frequency, before (square points) and after (round points and hollow points) application of two different operations realizing a resistive connection between the layers of the sample;
  • - Figure 11 shows a schematic perspective view of a component according to the invention, in an embodiment where the tuning means comprise a layer of a compound applied to a wa
  • the principle implemented in the component and its production method according to the invention resides in a stack E of thin films, or thin layers, alternately superconductive C1 and insulators C2, associated or not with resistive bonds between the superconductive films C1. These films are deposited on a substrate S, with reference to FIG. 1, or else on a superconductive line LS. It is important that the C2 films are insulating and to properly control any growth defects which risk putting two neighboring superconductive films in direct contact.
  • This stacking principle makes it possible to obtain particularly efficient components, inter alia because of very high inductance value compared to their size.
  • the first film deposited to make the stack E is insulating as indicated in FIG. 1.
  • inductive components in a superconductive circuit can be carried out as indicated in the figures 2A and 2B using the thin film deposition techniques well known to those skilled in the art, for example laser ablation, radio frequency cathode sputtering, vacuum evaporation, chemical vapor deposition and generally any deposition technique allowing the production of thin layers. It should be noted that in this particular version of the method according to the invention corresponding to FIGS.
  • the materials chosen are the compounds YBa2Cu3O7- ⁇ for the superconductive films and LaAIO 3 for the insulating films.
  • the thicknesses are lOnm (10 "8 m) for the superconductive films and 4nm (4.10 " 9 m) for the insulating films. 14 pairs of films have been deposited. After deposition, the films were etched so as to obtain the pattern shown in FIG.
  • the measuring device used to characterize the samples of inductive superconductive components according to the invention includes a GBF generator creating a time-varying current I (t) which crosses the resistance R and the sample Ech via the contacts II and 12.
  • the potential difference across the resistor R is amplified by a differential amplifier AI and sent to an input YI of the Ose oscilloscope. It allows to know the intensity I (t) of the current passing through the sample.
  • FIG. 5 shows the signals collected in YI and Yv when the sample is at a temperature of 37K.
  • the sample was placed in a liquid helium cryostat, but any method making it possible to obtain a temperature below the critical temperature of the studied sample is suitable.
  • the generator delivers a sawtooth current at the frequency of 1000 Hz.
  • the value of the current I (t) was directly reported.
  • V (t) between VI and V2 has the form of slots, which indicates that V (t) is proportional to the derivative by with respect to the time of I (t).
  • FIG. 9 corresponds to several measurements carried out on the same initial sample, and showing a variation in the inductance of the component due to the presence of resistive links between the superconductive layers.
  • This figure 9 shows the signals collected in YI and Yv, related to the maximum value Imax of the intensity and for a frequency. of 1 kHz, under the same conditions as for FIG. 5.
  • the solid line represents the quantity V / Imax, measured on a sample whose superconductive layers C1 are separated by strictly insulating layers C2.
  • This plot can be used as a reference and corresponds to a maximum inductance obtained for a stack of fixed characteristics, in geometry as in nature and number of layers.
  • the calculation shows that the inductance of the sample is 62 ⁇ H in this configuration.
  • the sample is then exposed to a stream of carbon particles creating resistive bonds between the superconductive layers C1 of the stack E, by contact at the level of the accessible edges of the stack.
  • the plot in point clouds represents the quantity V / Imax, measured after this exposure, in the presence of the carbon particles deposited on the edge of the stack E.
  • the calculation shows that the inductance of the sample is then 14 ⁇ H.
  • FIG. 10 shows the inductance values obtained for a sample of the same shape as for FIG. 5, composed of superconductive films of the YBa 2 Cu 3 O 7 phase separated by insulating films in
  • the points in the form of solid squares represent the inductance values measured at different frequencies, measured on a sample whose superconductive layers C1 are separated by strictly insulating layers C2.
  • the points in the form of solid circles and in the form of hollow squares represent the inductance values measured at different frequencies, measured on a sample provided with tuning means of two different types and forming between the superconductive layers Cl resistive links of different characteristics.
  • tuning means may include, for example, a polymer containing silver grains applied to the sample.
  • tuning means of different resistances or resistivities makes it possible, from a sample of a given inductance, for example around 5.10 "5 H at 1 kHz, to produce a component of lower inductance.
  • this lower inductance value is different depending on whether the tuning means are of a first type with a first resistance characteristic, giving for example an inductance close to 1.1 ⁇ 10 ⁇ 5 H, or are of a second type with a second resistance characteristic, giving for example an inductance close to 1.1 ⁇ 10 -6 h.
  • the realization of these tuning means uses known techniques and can be done in different modes, some of which are explained below by way of nonlimiting examples. FIG.
  • FIG. 11 illustrates an embodiment of the invention where a stack E of thin layers alternately superconductive C1 and insulating C2 is positioned on a superconductive track LS.
  • This track can be located on an insulating film, or directly on a substrate, or be itself part of a multilayer circuit.
  • a tuning device realizing tuning means, ensuring an electrical connection of a determined resistance between the different superconductive layers Cl, Cli of the stack.
  • This tuning device can be produced in the form of an MAI substance of known resistivity, fixed or which can be chosen by modifying its composition.
  • tuning substance can be deposited on the edge of the stack, or even on the entire surface of the component, by known means, for example by coating or by methods of depositing a thin layer such as those described above.
  • the resistivity of this tuning substance or the quantity applied, and therefore the inductance of the component obtained, can be chosen and determined before its application to the stack by any known means, for example by assaying a component entering its manufacturing. If this substance is a polymer including silver grains, the inductance of the component produced can thus be determined by the quantity or size of the silver grains.
  • the invention therefore also describes a process for producing superconductive components with tunable inductance, the inductance value of which is determined during manufacture by the choice of tuning substances with different characteristics.
  • FIG 12 illustrates an embodiment where the tuning means have a resistance whose value changes significantly depending on a physical or chemical quantity of its environment.
  • the tuning means comprise a tuning substance MA2, for example a photoconductive film in one or more layers thin, whose resistivity and therefore resistance varies depending on the light radiation it receives.
  • This MA2 tuning substance receives light radiation from lighting means ME, which can be controlled by control means of a known type.
  • control means of a known type.
  • Such a component can thus make it possible to produce many types of optoelectronic components, for example an optoelectronic transducer.
  • the tuning means receive external light, it is also possible to produce a light sensor.
  • the tuning means have a resistivity and therefore a resistance varying according to another physical or chemical quantity, called control quantity.
  • this control variable can be a temperature, an electric field, or a magnetic field.
  • the component according to the invention can then be arranged to produce a sensor of this magnitude, or to be controlled in inductance by an emission or a variation of this magnitude by a controlled source.
  • the invention therefore also describes a method for producing superconductive components with tunable inductance, the inductance value of which can be adjusted after manufacture by detecting or controlling an exposure or a variation in exposure to a physical quantity or chemical specific to the component's environment.
  • FIG. 13 illustrates a variant of the invention which can also be declined in numerous embodiments. As an example, an embodiment is shown where a plurality of layers superconductive Cli of stack E receive an individual electrical connection, or in small groups, which connects them to an adjustment circuit.
  • this adjustment circuit establishes between the various connections CXi resistive links which can be modified according to the inductance to be obtained in the inductive superconducting component.
  • CXi connections can be made, for example, by discrete connection of the Cli superconductive layers using wires or tracks made of normal metal. They can also be produced in the form of thin layers of normal metal forming electrical tracks and stacked at the same time as the superconductive Cli and insulating C2i layers of the stack E.
  • the inductive superconductive components obtained by the process according to the invention can find applications in the fields of electrical engineering or electronics, telephony, antennas and passive components at high, frequency, in particular for medical imaging as well as radars and defense electronics.
  • inductive superconductive components are implemented in antenna systems.
  • MRI surface magnetic resonance medical imaging
  • An important parameter involved in the efficiency of the antenna is the overvoltage coefficient which is proportional to its inductance.
  • a superconductive antenna makes it possible to increase this coefficient because its ohmic resistance is very low.
  • a particularly favorable case will be that where the antenna itself is produced from a thin superconductive film .
  • inductive superconductive components are implemented in delay lines. Delay lines are in common use in all areas of electronics. The simplest form that a delay line can take is shown in Figure 7.
  • the inductive component according to the invention can be used in versions of different inductance values, produced as described below. - above.
  • the tunable inductive superconducting component according to the invention can also be advantageously used in an adjustable version during use, for example to modify or calibrate the characteristics of a composite antenna or of an active antenna, by adjustment. differentiation of inductance within the delay lines of the individual antennas that compose it.
  • Such individual or composite antennas including the tunable inductive superconducting component according to the invention can also allow interesting advances in the fields where tuned antennas are used, for example in surface magnetic resonance magnetic imaging (MRI).
  • MRI surface magnetic resonance magnetic imaging
  • inductive superconductive components are often used with or in antenna systems, and an antenna can advantageously be produced itself from a thin superconductive film. It is then possible to achieve an antenna tuning by choosing or adjusting the inductance of one or more of the components inductive that it understands.
  • An important parameter involved in the efficiency of the antenna is the overvoltage coefficient which is proportional to its inductance.
  • a superconductive antenna makes it possible to increase this coefficient because its ohmic resistance is very low. We can think of obtaining a further increase in the overvoltage coefficient by including in the antenna circuit a device of the type described here.
  • the antenna itself is made from a thin superconductive film.
  • the invention is not limited to the examples which have just been described and numerous modifications can be made to these examples without departing from the scope of the invention.
  • the number of respectively insulating and superconductive films is not limited to the examples described.
  • the dimensions of the superconductive inductive components as well as their surfaces can change according to the specific applications of these components.
  • the respectively superconductive and insulating films can be produced from compounds other than those proposed in the example described, provided that these compounds satisfy the physical conditions required for the applications.

Abstract

La présente invention concerne un composant inductif supraconducteur en couches minces, en particulier présentant des caractéristiques d'inductance accordables ou ajustables. Elle vise également un procédé pour réaliser de tels composants, ainsi que des dispositifs incluant de tels composants. L'invention comprend un empilement de couches minces alternativement d'un matériau électriquement isolant et d'un matériau supraconducteur, et des moyens d'accord réalisant une liaison résistive entre au moins deux de ces couches supraconductrices. L'inductance du composant peut être ajusté par modification de la résistivité de cette liaison.

Description

« Composants supraconducteurs en couches minces à inductance accordable, procédé de réalisation et dispositifs incluant de tels composants »
La présente invention concerne un composant inductif supraconducteur en couches minces, en particulier présentant des caractéristiques d'inductance accordables ou ajustables. Elle vise également un procédé pour réaliser de tels composants, ainsi que des dispositifs incluant de tels composants. Cette invention s'inscrit dans le domaine des composants électriques et électroniques supraconducteurs pour les secteurs de l'électrotechnique ou de l'électronique, de la téléphonie, des antennes et des composants passifs à haute fréquence, en particulier pour l'imagerie médicale ainsi que les radars et l'électronique de défense. La réalisation de composants inductifs supraconducteurs en couches minces est généralement effectuée par dépôt d'un film supraconducteur, généralement par des méthodes de vide telles que la pulvérisation cathodique ou l'ablation laser puisée, puis la définition par photo lithogravure de une ou plusieurs spires. Dans cette technique la dimension du dispositif croit avec la valeur de son inductance. Un exemple pratique de réalisation consiste en une bobine comportant 5 spires dont le diamètre extérieur est de 15mm, avec des pistes de 0,4mm de largeur espacées de 0,3mm présentant une inductance de 2,12μH, qui est décrite dans le mémoire de thèse soutenu par Jean- Christophe Ginefri le 16 décembre 1999 à l'Université de Paris XI et intitulé « Antenne de surface supraconductrice miniature pour l'imagerie RMIM à 1,5 Tesla ». La technique décrite ci-dessus présente deux inconvénients principaux : - la surface occupée par chaque composant inductif est importante. Par exemple, le composant décrit au paragraphe précédent occupe une surface de plus de 700mm2 : - si le composant est intégré dans un circuit, il est souvent nécessaire de raccorder l'extrémité de la spire intérieure à une ligne supraconductrice. Ceci implique un processus complexe comportant après le dépôt et la gravure des spires : a) le dépôt et la gravure d'un film isolant, b) le dépôt et la gravure sur cet isolant d'un deuxième film supraconducteur présentant des propriétés similaires à celles du premier film. Cette dernière étape est particulièrement délicate car il est nécessaire de réaliser une reprise d'épitaxie, technique qui est difficilement maîtrisable. Il existe d'autres procédés permettant de déposer une bobine en couches minces, mais ils présentent des difficultés de réalisation identiques à celles décrites ici. Par ailleurs, un certain nombre de procédés sont connus pour obtenir des composants inductifs dont les caractéristiques d'inductance sont réglables facilement, lors de la fabrication ou bien une fois implanté dans un circuit ou un dispositif électrique ou électronique. Un tel réglage peut être utile au stade de la fabrication, par exemple pour fabriquer à faible coût une gamme variée et homogène de composants d'inductances différentes, en ne changeant que peu de paramètres du processus de fabrication. Il est également très utile de disposer de composants inductifs dont l'inductance peut être réglée ultérieurement, par. exemple pour effectuer un réglage ou un étalonnage ou une mesure au sein d'un appareil incluant de tels composants. Les dispositifs ou procédés connus utilisent souvent un ajustement à la fabrication des caractéristiques géométriques d'éléments macroscopiques, ou un réglage ultérieur de cette géométrie par une action mécanique. Il s'agit par exemple d'ajuster ou de régler la position d'un noyau de ferrite au cœur d'une bobine comme dans le brevet US 4 558 295, ou d'une électrode métallique entre deux parties diélectriques comme le décrit le brevet US 6 556 415. Il peut s'agir également d'un déplacement de contact sur une piste conductrice formant un méandre déposé en couche mince, tel qu'enseigné par la demande de brevet US 2002/01 90835. II est également possible d'associer par connexion électrique ou électronique un certain nombre de sous composants d'inductance connue, comme le propose le brevet US 5 872 489, ce qui présente des limites évidentes, par exemple en terme de nombre de valeurs obtenues et de complexité de réalisation. Une autre méthode est proposée par le brevet US 5 426 409, qui consiste à contrôler par un courant variable le degré de saturation magnétique du noyau d'une bobine. Lorsque les contraintes et les fréquences concernées le permettent, il est également possible d'ajuster une inductance par variation de fréquence sur un matériau semi-conducteur (technologie MESFET GaAs, décrite dans le brevet US 6 211 753). Ce type de solution n'est toutefois pas applicable dans tous les cas, et n'est pas toujours non plus miniaturisable au-delà d'une certaine limite. Selon les solutions employées, les composants obtenus peuvent être sujets à l'usure. Souvent, ils imposent un encombrement non négligeable. Ils présentent également des limites en matière de plages de fréquences et/ou de performances utilisables. En plus des limites citées plus haut en matière de miniaturisation et de performances d'inductance, fabriquer des composants d'inductances variées ou régler la valeur d'inductance d'un composant présente donc des difficultés non négligeables.
Un but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé de réalisation plus simple et moins coûteux que les procédés actuels. Un autre but de la présente invention est de proposer un composant plus performant que les composants actuels, dans l'absolu ou par rapport à sa taille. Cet objectif est atteint avec un procédé de réalisation d'un composant inductif supraconducteur sous la forme de un ou plusieurs segments de ligne ou éléments, d'une surface de l'ordre de quelques centaines de microns carrés constitués d'un empilement de films ou couches minces alternativement supraconducteurs et isolants. On peut ainsi accéder à des processus de fabrication automatisables et collectifs mettant en œuvre des techniques connues et largement répandues de dépôt de couches minces et de gravure, ce qui contribue à une réduction sensible des coûts de fabrication. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, chaque film constituant l'empilement est parfaitement cristallisé. Le dispositif est dimensionné de façon à ce que dans les conditions de travail il se trouve dans l'état Meissner, c'est à dire l'état dans lequel il ne présente pas de dissipation mesurable en courant continu. Le dispositif proposé peut être réalisé à partir de tout couple de matériaux permettant de réaliser un empilement de films alternativement supraconducteurs et isolants en dessous d'une température appelée température critique. Un autre but de la présente invention est de proposer un composant inductif dont les caractéristiques d'inductance peuvent être plus simplement ajustées lors de la fabrication, ou à moindre coût. Cet objectif est atteint avec un composant inductif supraconducteur comprenant un empilement de couches minces composées alternativement d'un matériau électriquement isolant et d'un matériau supraconducteur, et des moyens d'accord réalisant une liaison résistive entre au moins deux de ces couches supraconductrices. Selon une particularité, cet empilement est positionné sur une piste supraconductrice connectée ou intégrée à un circuit électrique ou électronique. Selon une variante de réalisation, la liaison entre deux couches supraconductrices reliées par les moyens d'accord est de résistance ou de résistivité sensiblement uniforme au sein de l'empilement. Selon une autre variante de réalisation, la liaison entre deux couches supraconductrices reliées par les moyens d'accord est de résistivité ou de résistance variable au sein de l'empilement. Selon une particularité, les moyens d'accord sont appliqués sur tout ou partie de la tranche de l'empilement pour réaliser une liaison résistive entre au moins deux couches supraconductrices. Ces moyens d'accord peuvent alors comprendre un matériau déposé ou adhérant à la tranche de l'empilement, et étant ainsi en contact avec tout ou partie des couches supraconductrices qui s'y trouvent. Selon une particularité, les moyens d'accord comprennent un composé constitué d'un polymère incluant des particules métalliques, déposé sur ou en contact avec tout ou partie de la tranche de l'empilement. Les éléments des moyens d'accord qui sont appliqués sur la tranche de l'empilement peuvent être répartis sous la forme d'une couche unique, ou de plusieurs couches minces empilées. Un autre but de la présente invention est de proposer un composant plus fiable, plus performant ou d'encombrement plus réduit, dont les caractéristiques d'inductance puissent être réglées ou accordées après fabrication. Cet objectif est atteint avec un composant inductif supraconducteur comprenant un empilement de couches minces composées alternativement d'un matériau électriquement isolant et d'un matériau supraconducteur, et des moyens d'accord réalisant une liaison résistive entre au moins deux de ces couches supraconductrices. Les moyens d'accord présentent alors des caractéristiques de résistivité variant en fonction d'une grandeur physique ou chimique, dite grandeur de commande, propre à l'environnement du composant. Cette grandeur de commande peut alors être générée ou ajustée par des composants émetteurs, réalisant ainsi une commande de réglage de l'inductance du composant selon l'invention. Cette grandeur de commande peut également être uniquement propre à l'environnement du composant selon l'invention (ou seulement d'une partie du composant), réalisant ainsi une fonction de capteur ou de détection de cette grandeur de commande. Les moyens d'accord peuvent présenter une résistivité ou une résistance commandée par :
- une exposition ou une variation d'exposition à un rayonnement lumineux.
- une variation de température.
- une exposition ou une variation d'exposition à un champ magnétique. - une exposition ou une variation d'exposition à un champ électrique. Selon une particularité, les moyens d'accord comportent des moyens de réglage de la résistance ou de la résistivité d'au moins une liaison entre deux couches supraconductrices reliées par ces moyens d'accord. Selon une particularité, les moyens de réglage comprennent un circuit électrique ou électronique de réglage de la résistivité ou de la résistance électrique entre au moins deux couches supraconductrices reliées par le dispositif d'accord. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé de réalisation plus simple et moins coûteux permettant d'ajuster ou d'accorder les caractéristiques d'inductance des composants fabriqués. Ce but est atteint avec un procédé de réalisation d'un composant inductif supraconducteur d'une valeur d'inductance déterminée, caractérisé en ce qu'il comprend une phase de dépôt d'un empilement alterné de couches minces supraconductrices et isolantes sur un substrat, suivie d'une phase de dépôt sur tout ou partie de la tranche de cet empilement d'au moins une couche d'accord, d'un matériau réalisant entre une pluralité de ces couches supraconductrices une liaison électrique d'une résistance ou d'une résistivité déterminée, choisie en fonction de ladite valeur d'inductance. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé de réalisation plus simple et moins coûteux permettant de fabriquer des composants dont l'inductance est réglable après fabrication. Ce but est atteint avec un procédé de réalisation d'un composant inductif supraconducteur présentant des caractéristiques d'inductance réglables, caractérisé en ce qu'il comprend une phase de dépôt d'un empilement alterné de couches minces supraconductrices et isolantes sur un substrat, suivie d'une phase de dépôt sur tout ou partie de la tranche de cet empilement d'au moins une couche d'accord, réalisant entre une pluralité de ces couches supraconductrices une liaison électrique de résistance ou de résistivité variant en fonction d'une grandeur physique ou chimique de l'environnement de cette couche d'accord. Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un dispositif électronique incluant un composant inductif supraconducteur comprenant un empilement de couches minces alternativement d'un matériau électriquement isolant et d'un matériau supraconducteur, et des moyens d'accord réalisant une liaison résistive entre au moins deux de ces couches supraconductrices. Selon une particularité, un tel dispositif peut assurer des fonctions de filtrage, ou de transducteur. Le composant inductif supraconducteur peut comprendre des moyens d'accord sensibles à la lumière, par exemple une couche d'un composé photoconducteur. Un tel dispositif peut alors être prévu pour réaliser un transducteur optoélectronique. Selon une particularité, le composant inductif supraconducteur peut être associé (seul ou en plusieurs exemplaires) à un ou plusieurs composants capacitifs. Le dispositif selon l'invention peut alors être agencé pour assurer une fonction de ligne à retard. Suivant encore un aspect de l'invention, il est proposé un dispositif d'antenne incluant un composant inductif supraconducteur comprenant un empilement de couches minces alternativement d'un matériau électriquement isolant et d'un matériau supraconducteur,, et des moyens d'accord réalisant une liaison résistive entre au moins deux de ces couches supraconductrices. Un tel dispositif d'antenne peut alors comprendre une ou plusieurs lignes à retard selon la présente invention. De telles antennes peuvent être associées, avec des réglages cohérents et accordés pour réaliser un dispositif d'imagerie médicale, par exemple de type IRM. Un tel dispositif d'imagerie médicale peut ainsi comporter au moins une antenne incluant un composant inductif supraconducteur dont les moyens d'accord permettent d'accorder ladite antenne. Des lignes à retard selon l'invention peuvent également être mises en œuvre dans un dispositif radar à décalage de phase comportant une pluralité d'antennes comprenant chacune un circuit électronique incluant une ligne à retard selon l'invention, cette ligne à retard étant agencée de sorte que chacune desdites antennes émet un signal dont la phase est décalée par rapport à celle des antennes voisines. Plusieurs variantes de réalisation de processus peuvent être envisagées pour la fabrication de circuits supraconducteurs intégrant l'invention. Le processus de fabrication comprend en particulier les étapes de dépôt d'un film supraconducteur et dépôt de l'empilement de films alternativement supraconducteurs et isolants. Le processus comprend également des étapes de gravure de l'ensemble des films déposés et gravure sélective de l'empilement réalisé de façon à ne laisser subsister celui-ci qu'aux emplacements où l'on souhaite implanter un composant inductif. Selon les variantes, ces étapes de gravure peuvent s'intercaler de façons différentes et en une ou plusieurs occurrences au sein des étapes de dépôt. Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un système pour réaliser un composant inductif supraconducteur sous la forme d'un ou plusieurs segments de ligne constitués d'un empilement de films alternativement supraconducteurs et isolants, mettant en œuvre le procédé selon l'invention. Dans une forme particulière de l'invention, ce système de réalisation comprend : - des moyens pour déposer un film supraconducteur sur un substrat, - des moyens pour déposer sur le film supraconducteur un empilement de films alternativement supraconducteurs et isolants, et - des moyens pour graver l'ensemble des films déposés , ces moyens étant agencés de façon à ne laisser subsister celui-ci qu'aux emplacements où l'on souhaite implanter un composant inductif. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en œuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un empilement E de couches Ci et C2 déposées sur un substrat ; - la figure 2A est une vue de dessus d'une ligne supraconductrice LS comportant un composant inductif constitué de films alternativement supraconducteurs Cl et isolants C2 ; - la figure 2B est une vue en coupe d'une ligne supraconductrice LS comportant un composant inductif E constitué de films alternativement supraconducteurs Cl et isolants C2 ; - la figure 3A est une photographie du motif utilisé pour les tests montrant l'emplacement des entrées de courant II et 12, les plots de mesure VI et V2 de la différence de potentiel aux bornes du pont ainsi que l'emplacement de celui-ci ; - la figure 3B représente le masque de photolithogravure utilisé pour réaliser le motif de test de la figure3A ; - La figure 4 est un schéma du dispositif de mesure utilisé pour caractériser un composant inductif supraconducteur selon l'invention ; - la figure 5 illustre une différence de potentiel mesurée entre les plots VI et V2 (traits pleins) lorsqu'un courant (pointillés) en dents de scie à la fréquence de 1000Hz circule dans l'échantillon ; - la figure 6 représente une comparaison des différences de potentiel mesurées entre les plots VI et V2 lorsque deux courants en dents de scie de même amplitude Imax =10 microampères mais de fréquences différentes circulent dans l'échantillon ; - la figure 7 illustre une ligne de retard implémentant un composant inductif supraconducteur selon l'invention ; et - la figure 8 illustre un schéma de principe d'une antenne à décalage de phase ; - la figure 9 illustre une différence de potentiel mesurée entre les plots VI et V2 lorsqu'un courant (traits pointillés) circule entre les plots II et 12, rapportée à la valeur maximale de ce courant, avant (traits pleins) et après (nuages de points) exposition de l'échantillon à un flux de particules de carbone ; - la figure 10 illustre des valeurs d'inductance selon la fréquence, avant (points carrés) et après (points ronds et points évidés) application de deux opérations différentes réalisant une liaison résistive entre les couches de l'échantillon ; - la figure 11 représente une vue schématique en perspective d'un composant selon l'invention, dans un mode de réalisation où les moyens d'accord comprennent une couche d'un composé appliqué sur une tranche de l'empilement ; - la figure 12 représente une vue schématique en vue de dessus d'un composant selon l'invention, dans un mode de réalisation où les moyens d'accord comprennent un film photoconducteur appliqué sur une tranche de l'empilement, et dont la résistance ou la résistivité est commandée par une source lumineuse commandée ; - la figure 13 représente une vue schématique en perspective d'un composant selon l'invention, dans un mode de réalisation où les moyens d'accord comprennent un circuit électrique ou électronique de résistance réglable connecté à certaines des couches de l'empilement. Le principe mis en œuvre dans le composant et son procédé de réalisation selon l'invention réside en un empilement E de films minces, ou couches minces, alternativement supraconducteurs Cl et isolants C2, associés ou non à des liaisons résistives entre les films supraconducteurs Cl. Ces films sont déposés sur un substrat S, en référence à la figure 1, ou bien sur une ligne supraconductrice LS. Il est important que les films C2 soient isolants et de bien contrôler d'éventuels défauts de croissance risquant de mettre deux films supraconducteurs voisins en contact direct. Ce principe d'empilement permet l'obtention de composants particulièrement performants, entre autres parce que de valeur d'inductance très élevée par rapport à leur taille. Le principe consistant à relier entre eux des couches supraconductrices de l'empilement à travers des liaisons résistives, permet alors de diminuer l'inductance obtenue. Cette diminution peut alors être prévue et réalisée en fonction des besoins, par une variation de la résistance ou de la résistivité de ces liaisons inter-couches. Il est ainsi possible de réaliser des composants présentant une inductance de la valeur voulue, en fonction des besoins ou pour constituer une gamme de composants de valeurs différentes. En utilisant des liaisons dont la résistivité peut, varier de façon importante sous l'influence de certains facteurs, il est également possible de réaliser des composants dont la valeur d'inductance peut être modifiée par des moyens de commande, ou par une grandeur physico-chimique à détecter. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le premier film déposé pour réaliser l'empilement E est isolant comme indiqué sur la figure 1. L'intégration de composants inductifs dans un circuit supraconducteur peut être effectuée de la façon indiquée sur les figures 2A et 2B en utilisant les techniques de dépôt de films minces bien connues de l'homme de l'art, par exemple l'ablation laser, la pulvérisation cathodique radio-fréquence, l'évaporation sous vide, le dépôt chimique en phase vapeur et de manière générale toute technique de dépôt permettant l'obtention de couches minces. Il est à noter que dans cette version particulière du procédé selon l'invention correspondant aux figures 2A et 2B, un film supraconducteur Ll déposé sur un substrat S, une fois gravé, constitue une ligne supraconductrice LS sur laquelle sera placé l'empilement inductif E. Dans un exemple particulier de réalisation selon l'invention fourni à titre non limitatif, les matériaux choisis sont les composés YBa2Cu3O7-δ pour les films supraconducteurs et LaAIO3 pour les films isolants. Les épaisseurs sont de lOnm (10"8m) pour les films supraconducteurs et de 4nm (4.10"9m) pour les films isolants. 14 paires de films ont été déposées. Après dépôt, les films ont été gravés de façon à obtenir le motif représenté sur la figure 3A dans laquelle on distingue les contacts métallisés II, 12 qui permettent d'amener le courant dans l'échantillon et ceux qui permettent de mesurer les tensions VI et V2 aux bornes de l'élément central, appelé pont, du motif. A titre indicatif et non limitatif, la taille du pont est de lOμm x 20μm. Le dispositif de mesure utilisé pour caractériser les échantillons de composants inductifs supraconducteurs selon l'invention, représenté en figure 4, comporte un générateur GBF créant un courant variable dans le temps I(t) qui traverse la résistance R et l'échantillon Ech via les contacts II et 12. La différence de potentiel aux bornes de la résistance R est amplifiée par un amplificateur différentiel AI et envoyée sur une entrée YI de l'oscilloscope Ose. Elle permet de connaître l'intensité I(t) du courant traversant l'échantillon. La différence de potentiel aux bornes de l'échantillon est prélevée en VI et V2, amplifiée par l'amplificateur Av et envoyée sur l'entrée Yv de l'oscilloscope Ose. La figure 5 montre les signaux recueillis en YI et Yv lorsque l'échantillon est à une température de 37K. Dans le cas présent, l'échantillon était placé dans un cryostat à hélium liquide, mais tout procédé permettant d'obtenir une température inférieure à la température critique de l'échantillon étudié convient. Le générateur délivre un courant en dents de scie à la fréquence de 1000 Hz. On a directement reporté la valeur du courant I(t). On observe que la différence de potentiel V(t) entre VI et V2 présente la forme de créneaux, ce qui indique que V(t) est proportionnelle à la dérivée par rapport au temps de I(t). Cette caractéristique indique que l'échantillon se comporte bien comme un composant inductif. On a reporté sur la figure 6 des signaux V(t) mesurés de façon similaire à 700 Hz et 2kHz pour une valeur du courant crête égale à 10 μA dans les deux cas. Dans cette figure, le trait plein correspond à la tension relevée pour un courant à la fréquence F=700Hz et le trait pointillé à celle relevée pour un courant à la fréquence F=2000Hz. On observe que le rapport de l'amplitude des signaux obtenus est dans le rapport des fréquences appliquées, ce qui là aussi est typique d'un composant inductif. Des résultats présentés sur la figure 6, on déduit que l'inductance du composant réalisé selon l'invention est égale à 535 μH ± lOμH. Les composants testés n'ont pas tous présenté une inductance aussi élevée mais des valeurs de l'ordre de quelques dizaines de μH ont été couramment obtenues avec des composants de forme identique à celui présenté ici. La figure 9 correspond à plusieurs mesures réalisées sur un même échantillon initial, et mettant en évidence une variation de l'inductance du composant du fait de la présence de liaisons résistives entre les couches supraconductrices. Cette figure 9 montre les signaux recueillis en YI et Yv, rapportés à la valeur maximale Imax de l'intensité et pour une fréquence . de 1 kHz, dans les mêmes conditions que pour la figure 5. Dans cette figure, le trait plein représente la quantité V/Imax, mesurée sur un échantillon dont les couches supraconductrices Cl sont séparées par des couches C2 rigoureusement isolantes. Ce tracé peut être utilisé comme référence et correspond à une inductance maximale obtenue pour un empilement de caractéristiques fixes, en géométrie comme en nature et nombre de couches. Le calcul montre que l'inductance de l'échantillon est de 62 μH dans cette configuration. L'échantillon est ensuite exposé à un flux de particules de carbone créant des liaisons résistives entre les couches supraconductrices Cl de l'empilement E, par contact au niveau des tranches accessibles de l'empilement. Le tracé en nuages de points représente la quantité V/Imax, mesurée après cette exposition, en présence des particules de carbone déposées sur la tranche de l'empilement E. Le calcul montre que l'inductance de l'échantillon est alors de 14 μH. Dans cette configuration, les particules de carbones en contact avec les couches supraconductrices Cl au niveau de leur affleurement dans la tranche de l'empilement E constitue alors des moyens d'accord réalisant entre ces couches supraconductrices Cl une liaison résistive, d'une résistance faible par rapport à celle des couches isolantes C2 qui les séparent. L'expérience montre d'ailleurs que le retrait de ces particules de carbone permet de restaurer les propriétés initiales. La figure 10 montre les valeurs d'inductance obtenues pour un échantillon de même forme que pour la figure 5, composé de films supraconducteurs de la phase YBa2Cu3O7 séparés par des films isolants en
LaAIO3. Dans cette figure, les points en forme de carrés pleins représentent les valeurs d'inductance mesurées à différentes fréquences, mesurées sur un échantillon dont les couches supraconductrices Cl sont séparées par des couches C2 rigoureusement isolantes. Sur la même figure, les points en forme de ronds pleins et en forme de carrés creux représentent les valeurs d'inductance mesurées à différentes fréquences, mesurées sur un échantillon doté de moyens d'accord de deux types différents et réalisant entre les couches supraconductrices Cl des liaisons résistives de caractéristiques différentes. Ces moyens d'accord peuvent comprendre, à titre d'exemple, un polymère contenant des grains d'argent appliqué sur l'échantillon. Ainsi on constate que l'utilisation de moyens d'accord de résistances ou de résistivités différentes permet, à partir d'un échantillon d'une inductance donnée, par exemple d'environ 5.10"5 H à 1kHz, de réaliser un composant d'inductance plus faible. De plus, cette valeur plus faible d'inductance est différente selon que les moyens d'accord sont d'un premier type avec une première caractéristique de résistance, donnant par exemple une inductance proche de 1,1.10"5 H, ou sont d'un deuxième type avec une deuxième caractéristique de résistance, donnant par exemple une inductance proche de 1,1.10"6 H. La réalisation de ces moyens d'accord utilise des techniques connues et peut se faire suivant différents modes dont certains sont expliqués ci- dessous à titre d'exemples non limitatifs. La figure 11 illustre un mode de réalisation de l'invention où un empilement E de couches minces alternativement supraconductrices Cl et isolantes C2 est positionné sur une piste supraconductrice LS. Cette piste peut être située sur un film isolant, ou directement sur un substrat, ou faire partie elle-même d'un circuit multicouche. Sur la tranche de l'empilement E est disposé un dispositif d'accord réalisant des moyens d'accord, en assurant une connexion électrique d'une résistance déterminée entre les différentes couches supraconductrices Cl, Cli de l'empilement. Ce dispositif d'accord peut être réalisé sous la forme d'une substance MAI d'une résistivité connue, fixe ou pouvant être choisie par une modification de sa composition. Cette substance, dite substance d'accord, peut être déposée sur la tranche de l'empilement, voire sur la totalité de la surface du composant, par des moyens connus par exemple par enduction ou par des procédés de dépôt d'une couche mince comme ceux décrits plus haut. La résistivité de cette substance d'accord ou la quantité appliquée, et donc l'inductance du composant obtenu, peut être choisie et déterminée avant son application sur l'empilement par tout moyen connu, par exemple par dosage d'un composant entrant dans sa fabrication. Si cette substance est un polymère incluant des grains d'argent, l'inductance du composant réalisé pourra ainsi être déterminée par la quantité ou la taille des grains d'argent. L'invention décrit donc également un procédé de réalisation de composants supraconducteurs à inductance accordable, dont la valeur d'inductance est déterminée à la fabrication par le choix de substances d'accord de caractéristiques différentes. La figure 12 illustre un mode de réalisation où les moyens d'accord présentent une résistance dont la valeur change de façon importante en fonction d'une grandeur physique ou chimique de son environnement. Dans cet exemple, les moyens d'accord comprennent une substance d'accord MA2, par un exemple un film photoconducteur en une ou plusieurs couches minces, dont la résistivité et donc la résistance varie en fonction du rayonnement lumineux qu'elle reçoit. Cette substance d'accord MA2 reçoit un rayonnement lumineux en provenance de moyens d'éclairage ME, qui peuvent être commandés par des moyens de commande d'un type connu. Au sein d'un dispositif électrique ou électronique incluant un composant supraconducteur à inductance accordable selon l'invention, il est donc possible de commander une variation de l'inductance dudit composant inductif en commandant le fonctionnement des moyens d'éclairage ME. Un tel composant peut ainsi permettre de réaliser de nombreux types de composants optoélectroniques, par exemple un transducteur optoélectronique. En agençant le composant selon l'invention de façon à ce que les moyens d'accord reçoivent de la lumière extérieure, il est également possible de réaliser un capteur lumineux. Dans un autre mode de réalisation, non représenté, les moyens d'accord présentent une résistivité et donc une résistance variant selon une autre grandeur physique ou chimique, dite grandeur de commande. A titre d'exemple, cette grandeur de commande peut être une température, un champ électrique, ou un champ magnétique. De la même façon qu'avec un rayonnement lumineux, le composant selon l'invention peut alors être agencé pour réaliser un capteur de cette grandeur, ou pour être commandé en inductance par une émission ou une variation de cette grandeur par une source commandée. Ainsi, il est par exemple possible de réaliser des transducteurs, des coupleurs, des capteurs, ou nombre de composants ou dispositifs incluant une variation d'inductance selon une telle grandeur physicochimique. L'invention décrit donc également un procédé de réalisation de composants supraconducteurs à inductance accordable, dont la valeur d'inductance est réglable après fabrication par la détection ou la commande d'une exposition ou d'une variation d'exposition à une grandeur physique ou chimique propre à l'environnement du composant. La figure 13 illustre une variante de l'invention pouvant également être déclinée en de nombreux modes de réalisation. A titre d'exemple, un mode de réalisation est représenté où une pluralité de couches supraconductrices Cli de l'empilement E reçoivent une connexion CXi électrique individuelle, ou par petits groupes, qui les relie à un circuit de réglage. Par des moyens de commandes connus, ce circuit de réglage établit entre les différentes connexions CXi des liaisons résistives qui peuvent être modifiées selon l'inductance à obtenir dans le composant supraconducteur inductif. De telles connexions CXi peuvent être réalisées, par exemple, par connexion discrète des couches supraconductrices Cli à l'aide de fils ou de pistes en métal normal. Elles peuvent également être réalisées sous la forme de couches minces de métal normal formant des pistes électriques et empilées en même temps que les couches supraconductrices Cli et isolantes C2i de l'empilement E. Les composants inductifs supraconducteurs obtenus par le procédé selon l'invention peuvent trouver des applications dans les domaines de l'électrotechnique ou de l'électronique, de la téléphonie, des antennes et des composants passifs à haute, fréquence, en particulier pour l'imagerie médicale ainsi que les radars et l'électronique de défense. Dans un premier exemple d'application, des composants inductifs supraconducteurs sont implémentés dans des systèmes d'antennes. Ainsi, dans un certain nombre de cas, par exemple en imagerie médicale par résonance magnétique (IRM) de surface, on utilise des antennes accordées. Un paramètre important intervenant dans l'efficacité de l'antenne est le coefficient de surtension qui est proportionnel à son inductance. Une antenne supraconductrice permet de faire croître ce coefficient car sa résistance ohmique est très faible. On peut penser obtenir un nouvel accroissement du coefficient de surtension en incluant dans le circuit d'antenne un dispositif du type de ceux décrits ici Un cas particulièrement favorable sera celui ou l'antenne elle-même est réalisée à partir d'un film mince supraconducteur. Dans un autre exemple d'application, des composants inductifs supraconducteurs sont mis en œuvre dans des lignes à retard. Les lignes à retard sont d'usage courant dans tous les domaines de l'électronique. La forme la plus simple que peut prendre une ligne à retard est représentée sur la figure 7. La présence dans le circuit de l'inductance L et du condensateur C provoque une différence de phase entre la tension V et le courant I. Un exemple d'utilisation est celui des radars à décalage de phase qui permettent d'explorer l'espace environnant avec un système d'antennes fixes. Un schéma de principe pour un tel système est reporté sur la figure 8. Dans ce dispositif la ligne principale portant le courant I est couplé aux différentes antennes. Chacune de celles-ci comporte dans son circuit une ligne à retard. Il en résulte que chaque antenne émet un signal dont la phase est décalée par rapport à celle des antennes voisines. En faisant varier ce décalage de phase on change la direction du rayonnement émis. En électronique de défense, on étudie depuis longtemps l'introduction de composants supraconducteurs dans les circuits électroniques, en particulier pour les radars et plus généralement les contre-mesures. La présence de composants à forte inductance, de petites dimensions et dont la fabrication utilise des processus similaires à ceux employés pour le reste du circuit serait une innovation importante dans ce domaine. Dans ses utilisations, en particulier pour réaliser des lignes à retard et des antennes individuelles, ou des antennes composites à décalage de phase, le composant inductif selon l'invention peut être utilisé dans des versions de différentes valeurs d'inductances, réalisées comme décrit ci- dessus. Dans de telles applications, le composant supraconducteur inductif accordable selon l'invention peut également être avantageusement utilisé en version réglable en cours d'utilisation, par exemple pour modifier ou étalonner les caractéristiques d'une antenne composite ou d'une antenne active, par réglage différentié de l'inductance au sein des lignes à retard des antennes individuelles qui la composent. De telles antennes individuelles ou composites incluant le composant supraconducteur inductif accordable selon l'invention peuvent aussi permettre des avancées intéressantes dans les domaines où l'on utilise des antennes accordées, par exemple en imagerie médicale par résonance magnétique (IRM) de surface. En effet, des composants inductifs supraconducteurs sont souvent utilisés avec ou dans des systèmes d'antennes, et une antenne peut avantageusement être réalisée elle-même à partir d'un film mince supraconducteur. Il est alors possible de réaliser un accord d'une antenne en choisissant ou en réglant l'inductance d'un ou plusieurs des composants inductifs qu'elle comprend. Un paramètre important intervenant dans l'efficacité de l'antenne est le coefficient de surtension qui est proportionnel à son inductance. Une antenne supraconductrice permet de faire croître ce coefficient car sa résistance ohmique est très faible. On peut penser obtenir un nouvel accroissement du coefficient de surtension en incluant dans le circuit d'antenne un dispositif du type de ceux décrits ici. Un cas particulièrement favorable sera celui ou l'antenne elle-même est réalisée à partir d'un film mince supraconducteur. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, le nombre de films respectivement isolants et supraconducteurs n'est pas limité aux exemples décrits. Par ailleurs, les dimensions des composants inductifs supraconducteurs ainsi que leurs surfaces peuvent évoluer en fonction des applications spécifiques de ces composants. De plus, les films respectivement supraconducteurs et isolants peuvent être réalisés à partir d'autres composés que ceux proposés dans l'exemple décrit, pourvu que ces composés satisfassent aux conditions physiques requises pour les applications

Claims

RFVFIMDICΆTIQIMS
1. Composant inductif supraconducteur comprenant au moins deux bornes coopérant avec un empilement (E) de couches minces alternativement d'un matériau électriquement isolant (C2) et d'un matériau supraconducteur (Cl), et comprenant des moyens d'accord (Mil, MA2)
> réalisant une liaison résistive entre au moins deux de ces couches supraconductrices (Cl, Cli).
2. Composant selon la revendication 1, caractérisé en ce que cet empilement (E) est positionné sur une piste supraconductrice (LS).
3. Composant selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une liaison entre deux couches supraconductrices reliées par les moyens d'accord présente une résistance sensiblement uniforme au sein de l'empilement.
4. Composant selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une liaison entre deux couches supraconductrices reliées par les moyens d'accord présente une résistance variable au sein de l'empilement.
5. Composant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'accord (MAI, MA2) comprennent au moins une substance appliquée sur tout ou partie de la tranche de l'empilement pour réaliser une liaison résistive entre au moins deux couches supraconductrices.
6. Composant selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'accord (MAI) présentent des caractéristiques de résistance variant en fonction d'une grandeur physique ou chimique, dite grandeur de commande, propre à l'environnement du composant.
7. Composant selon l'une des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'accord (MA2) présentent une résistance commandée par une exposition ou une variation d'exposition à un rayonnement lumineux (ME).
8. Composant selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les moyens d'accord (MAI) présentent une résistance commandée par une variation de température.
9. Composant selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que les moyens d'accord (MAI) présentent une résistance commandée par une exposition ou une variation d'exposition à un champ magnétique.
10. Composant selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que les moyens d'accord (MAI) présentent une résistance commandée par une exposition ou une variation d'exposition à un champ électrique.
11. Composant selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que les moyens d'accord (MAI, MA2) comprennent un composé constitué d'un polymère incluant des particules métalliques.
12. Composant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'accord comportent des moyens de réglage de la résistance d'au moins une liaison entre deux couches supraconductrices (Cl, Cli) reliées par ces moyens d'accord.
13. Composant selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens de réglage comprennent un circuit (CXi, CR) électrique ou électronique de réglage de la résistivité ou de la résistance électrique entre au moins deux couches supraconductrices reliées par le dispositif d'accord.
14. Dispositif électronique incluant un composant inductif supraconducteur comprenant au moins deux bornes coopérant avec un empilement de couches minces alternativement d'un matériau électriquement isolant et d'un matériau supraconducteur, et comprenant des moyens d'accord réalisant une liaison résistive entre au moins deux de ces couches supraconductrices.
15. Dispositif selon la revendication 14, assurant une fonction de transducteur optoélectronique.
16. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend également un composant capacitif et assure une fonction de ligne à retard.
17. Dispositif selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce qu'il réalise au moins une antenne incluant un composant inductif supraconducteur.
18. Dispositif selon l'une des revendications 16 ou 17, mis en œuvre dans un dispositif radar à décalage de phase comportant une pluralité d'antennes comportant chacune un circuit électronique incluant au moins une ligne à retard, cette ligne à retard étant agencée de sorte que chacune desdites antennes émet ou reçoit un signal dont la phase est décalée par rapport à celles des antennes voisines.
19. Dispositif selon l'une des revendications 17 ou 18, mis en œuvre dans un dispositif d'imagerie médicale comportant au moins une antenne incluant un composant inductif supraconducteur dont les moyens d'accord permettent d'accorder ladite antenne.
20. Procédé de réalisation d'un composant inductif supraconducteur d'une valeur d'inductance déterminée, caractérisé en ce qu'il comprend une phase de dépôt d'un empilement alterné de couches minces supraconductrices et isolantes sur un substrat, suivie d'une phase de dépôt sur tout ou partie de la tranche de cet empilement d'au moins une couche d'accord, d'un matériau réalisant entre une pluralité de ces couches supraconductrices une liaison électrique d'une résistance déterminée, choisie en fonction de ladite valeur d'inductance.
21. Procédé de réalisation d'un composant inductif supraconducteur présentant des caractéristiques d'inductance réglables, caractérisé en ce qu'il comprend une phase de dépôt d'un empilement alterné de couches minces supraconductrices et isolantes sur un substrat, suivie d'une phase de dépôt sur tout ou partie de la tranche de cet empilement d'au moins une couche d'accord, réalisant entre une pluralité de ces couches supraconductrices une liaison électrique de résistance variant en fonction d'une grandeur physique ou chimique de l'environnement de cette couche d'accord.
22. Procédé selon l'une des revendications 20 ou 21, caractérisé en ce qu'après la phase de dépôt d'empilement, le composant présente une valeur d'inductance dite intermédiaire, et que la phase de dépôt de la couche d'accord permet une diminution de l'inductance du composant par rapport à son inductance intermédiaire.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2858463B1 (fr) * 2003-07-28 2007-08-24 Centre Nat Rech Scient Procede et systeme de realisation de composants inductifs supraconducteurs en couches minces, et dispositifs incluant de tels composants
FR2880991B1 (fr) * 2005-01-17 2007-04-06 Centre Nat Rech Scient Utilisation de composants supraconducteurs en couches minces comme inductance variable, dispositifs incluant de tels composants, et procede de commande associe
US9731603B2 (en) * 2012-04-19 2017-08-15 GM Global Technology Operations LLC Electric and hybrid vehicle high current conductor
US9800236B2 (en) 2015-11-10 2017-10-24 Infineon Technologies Ag Integrated analog delay line of a pulse-width modulator
US10069662B2 (en) 2015-11-10 2018-09-04 Infineon Technologies Ag Mixed analog-digital pulse-width modulator
CN108968976B (zh) 2017-05-31 2022-09-13 心脏起搏器股份公司 具有化学传感器的植入式医疗设备
CN109381195B (zh) 2017-08-10 2023-01-10 心脏起搏器股份公司 包括电解质传感器融合的系统和方法
CN109419515B (zh) 2017-08-23 2023-03-24 心脏起搏器股份公司 具有分级激活的可植入化学传感器
JP7035169B2 (ja) * 2017-09-13 2022-03-14 グーグル エルエルシー 超伝導量子コンピューティングのためのハイブリッド力学インダクタンスデバイス
CN109864746B (zh) 2017-12-01 2023-09-29 心脏起搏器股份公司 用于医学装置的多模式分析物传感器
CN109864747B (zh) 2017-12-05 2023-08-25 心脏起搏器股份公司 多模式分析物传感器光电子接口

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3717773A (en) * 1971-05-10 1973-02-20 Wisconsin Alumni Res Found Neuristor transmission line for actively propagating pulses
US4558295A (en) 1982-11-05 1985-12-10 Spang & Company Tunable-inductance magnetically-soft ferrite core structures
US4749888A (en) * 1984-01-25 1988-06-07 Agency Of Industrial Science & Technology Josephson transmission line device
JPS63172479A (ja) * 1987-01-12 1988-07-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 磁束量子素子
JPH0812962B2 (ja) 1988-01-22 1996-02-07 松下電器産業株式会社 ストリップライン共振器
AU680866B2 (en) * 1992-12-01 1997-08-14 Superconducting Core Technologies, Inc. Tunable microwave devices incorporating high temperature superconducting and ferroelectric films
US5472935A (en) * 1992-12-01 1995-12-05 Yandrofski; Robert M. Tuneable microwave devices incorporating high temperature superconducting and ferroelectric films
KR100285018B1 (ko) * 1993-08-27 2001-03-15 무라따 미치히로 고주파 전자계 결합형 박막 적층 전극
US5426409A (en) 1994-05-24 1995-06-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Current controlled variable inductor
US5679624A (en) * 1995-02-24 1997-10-21 Das; Satyendranath High Tc superconductive KTN ferroelectric time delay device
JP3125618B2 (ja) * 1995-03-27 2001-01-22 株式会社村田製作所 超電導多層電極、超電導多層電極を用いた高周波伝送線路、高周波共振器、高周波フィルタ、高周波デバイス及び超電導多層電極の設計方法
US5951846A (en) * 1995-03-27 1999-09-14 California Institute Of Technology Sensor arrays for detecting analytes in fluids
SE507751C2 (sv) 1995-12-19 1998-07-13 Ericsson Telefon Ab L M Anordning och förfarande avseende filtrering av signaler
US6462361B1 (en) 1995-12-27 2002-10-08 Showa Denko K.K. GaInP epitaxial stacking structure and fabrication method thereof, and a FET transistor using this structure
SE511343C2 (sv) * 1997-04-18 1999-09-13 Ericsson Telefon Ab L M Anordning och förfarande avseende mikrovågsanordningar
US5872489A (en) 1997-04-28 1999-02-16 Rockwell Science Center, Llc Integrated tunable inductance network and method
JPH1189206A (ja) * 1997-09-08 1999-03-30 Delta Tsuuring:Kk 安全装置付き加振機
CA2265425A1 (fr) 1999-03-12 2000-09-12 Telecommunications Research Laboratories Bobine d'induction accordable active
US6556415B1 (en) 2002-06-28 2003-04-29 Industrial Technologies Research Institute Tunable/variable passive microelectronic components

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2005091316A1 *

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US20070164837A1 (en) 2007-07-19
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US7633356B2 (en) 2009-12-15
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