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具有Washer型输入线圈的超导量子干涉放大器的制备与表征

陈钊 何根芳 张青雅 刘建设 李铁夫 陈炜

具有Washer型输入线圈的超导量子干涉放大器的制备与表征

陈钊, 何根芳, 张青雅, 刘建设, 李铁夫, 陈炜
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  • 超导量子干涉仪(SQUID)放大器具有低输入阻抗、低噪声、低功耗等优点, 目前被广泛用于微弱信号的检测领域. 与其他工艺相比, Nb/Al-AlOx/Nb结构的约瑟夫森结具有相对较高的转变温度(Tc)、高的磁通电压调制系数以及良好的热循环能力、较宽的临界电流范围, 因此是制备SQUID放大器的很好选择. 设计并制作了欠阻尼、过阻尼约瑟夫森结以及具有Washer型输入线圈的单SQUID放大器, 通过在He3制冷机3 K温区下对器件电流-电压特性进行测量, 得到良好的结I-V特性曲线、SQUID调制特性, 初步实现利用SQUID进行放大作用, 并计算了SQUID的电流分辨率. 此项工作对于超导转变边沿传感器读出电路的实现具有重要的意义.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2011CBA00304)和清华大学自主科研计划(批准号:20131089314)资助的课题.
    [1]

    Ryu C, Blackburn P W, Blinova A A, Boshier M G 2013 Phys. Rev. Lett. 111 205301

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    Clarke J 1966 Philos. Mag. 13 115

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    Mol J M, Foroughi F, Arps J, Kammerloher E, Bethke P, Gibson Jr G W, Fung Y K K, Klopfer B, Nowack K, Kratz P A, Huber M E, Moler K A, Kirtley J R, Bluhm H 2014 APS March Meeting 59 B24.00011

    [4]

    Granata C, Vettoliere A, Russo R, Fretto M, de Leo N, Lacquaniti V 2013 Appl. Phys. Lett. 103 102602

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    Zhang Q Y, Dong W H, He G F, Li T F, Liu J S, Chen W 2014 Acta Phys. Sin. 63 220305 (in Chinese) [张青雅, 董文慧, 何根芳, 李铁夫, 刘建设, 陈炜 2014 物理学报 63 220305]

    [6]

    Jackson B D, de Korte P A J, van der Kuur J, Mauskopf P D, Beyer J, Bruijn M P, Cros A, Gao J R, Griffin D, den Hartog R 2012 IEEE Trans. Thz. Sci. Technol. 2 12

    [7]

    Guo Z C, Suo H L, Liu Z Y, Liu M, Ma L 2012 Acta Phys. Sin. 61 177401 (in Chinese) [郭志超, 索红莉, 刘志勇, 刘敏, 马麟 2012 物理学报 61 177401]

    [8]

    Irwin K 2014 APS March Meeting 59 F23.00003

    [9]

    de Korte P A J, Beyer J, Deiker S, Hilton G C, Irwin K D, MacIntosh M 2003 Rev. Sci. Instrum. 74 3807

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    Zhao J, Zhang Y, Lee Y H, Krause H J 2014 Rev. Sci. Instrum. 85 054707

    [11]

    van Bibber K, Rosenberg L J 2006 Phys. Today 59 30

    [12]

    Kiviranta M, Grönberg L, Sipola H 2011 Supercond. Sci. Technol. 24 045003

    [13]

    Zakosarenko V, Schulz M, Krger A, Heinz E, Anders S, Peiselt K 2011 Supercond. Sci. Technol. 24 015011

    [14]

    Wu W, Jia K, Li T F, Wang J L, Liu J S, Chen W 2010 Chin. Sci. Bull. 55 1969 (in Chinese) [吴威, 贾开, 李铁夫, 王吉林, 刘建设, 陈炜 2010 科学通报 55 1969]

    [15]

    Tuttle J G, DiPirrot M J, Shirront P J, Welty R P, Radparvar M 1996 Cryogenics 36 879

    [16]

    He G F 2014 M. S. Dissertation (Beijing: Tsinghua University) (in Chinese) [何根芳 2014 硕士学位论文(北京: 清华大学)]

    [17]

    Podt M 2003 Ph. D. Dissertation (Enschede: Twente University)

    [18]

    Maezawa M, Aoyagi M, Nakagawa H, Kurosawa I, Takada S 1995 Appl. Phys. Lett. 66 2134

    [19]

    He G F, Zhang Q Y, Li G, Chen Z, Dong W H, Liu J S, Li T F, Chen W 2014 Chin. J. Low. Temp. Phys. 36 410 (in Chinese) [何根芳, 张青雅, 李刚, 陈钊, 董文慧, 刘建设, 李铁夫, 陈炜 2014 低温物理学报 36 410]

  • [1]

    Ryu C, Blackburn P W, Blinova A A, Boshier M G 2013 Phys. Rev. Lett. 111 205301

    [2]

    Clarke J 1966 Philos. Mag. 13 115

    [3]

    Mol J M, Foroughi F, Arps J, Kammerloher E, Bethke P, Gibson Jr G W, Fung Y K K, Klopfer B, Nowack K, Kratz P A, Huber M E, Moler K A, Kirtley J R, Bluhm H 2014 APS March Meeting 59 B24.00011

    [4]

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    Guo Z C, Suo H L, Liu Z Y, Liu M, Ma L 2012 Acta Phys. Sin. 61 177401 (in Chinese) [郭志超, 索红莉, 刘志勇, 刘敏, 马麟 2012 物理学报 61 177401]

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    He G F, Zhang Q Y, Li G, Chen Z, Dong W H, Liu J S, Li T F, Chen W 2014 Chin. J. Low. Temp. Phys. 36 410 (in Chinese) [何根芳, 张青雅, 李刚, 陈钊, 董文慧, 刘建设, 李铁夫, 陈炜 2014 低温物理学报 36 410]

  • [1] 岳宏卫, 王争, 樊彬, 宋凤斌, 游峰, 赵新杰, 何明, 方兰, 阎少林. 高温超导双晶约瑟夫森结阵列毫米波相干辐射. 物理学报, 2010, 59(8): 5755-5758. doi: 10.7498/aps.59.5755
    [2] 王松, 王星云, 周章渝, 杨发顺, 杨健, 傅兴华. 硼膜制备工艺、微观结构及其在硼化镁超导约瑟夫森结中的应用. 物理学报, 2016, 65(1): 017401. doi: 10.7498/aps.65.017401
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    [4] 岳宏卫, 阎少林, 周铁戈, 谢清连, 游峰, 王争, 何明, 赵新杰, 方兰, 杨扬, 王福音, 陶薇薇. 嵌入Fabry-Perot谐振腔的高温超导双晶约瑟夫森结的毫米波辐照特性研究. 物理学报, 2010, 59(2): 1282-1287. doi: 10.7498/aps.59.1282
    [5] 张青雅, 董文慧, 何根芳, 李铁夫, 刘建设, 陈炜. 超导转变边沿单光子探测器原理与研究进展. 物理学报, 2014, 63(20): 200303. doi: 10.7498/aps.63.200303
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    [8] 王震宇, 廖红印, 周世平. 直流偏置的与RLC谐振器耦合的约瑟夫森结动力学行为的数值模拟. 物理学报, 2001, 50(10): 1996-2000. doi: 10.7498/aps.50.1996
    [9] 李照鑫, 邹 健, 蔡金芳, 邵 彬. 电荷量子比特与量子化光场之间的纠缠. 物理学报, 2006, 55(4): 1580-1584. doi: 10.7498/aps.55.1580
    [10] 王兰若, 钟源, 李劲劲, 屈继峰, 钟青, 曹文会, 王雪深, 周志强, 付凯, 石勇. 用于精密测量玻尔兹曼常数的量子电压噪声源芯片研制. 物理学报, 2018, 67(10): 108501. doi: 10.7498/aps.67.20172643
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-11-22
  • 修回日期:  2015-01-26
  • 刊出日期:  2015-06-20

具有Washer型输入线圈的超导量子干涉放大器的制备与表征

  • 1. 清华大学, 信息科学与技术国家实验室, 微纳电子学系, 微电子学研究所, 北京 100084
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号:2011CBA00304)和清华大学自主科研计划(批准号:20131089314)资助的课题.

摘要: 超导量子干涉仪(SQUID)放大器具有低输入阻抗、低噪声、低功耗等优点, 目前被广泛用于微弱信号的检测领域. 与其他工艺相比, Nb/Al-AlOx/Nb结构的约瑟夫森结具有相对较高的转变温度(Tc)、高的磁通电压调制系数以及良好的热循环能力、较宽的临界电流范围, 因此是制备SQUID放大器的很好选择. 设计并制作了欠阻尼、过阻尼约瑟夫森结以及具有Washer型输入线圈的单SQUID放大器, 通过在He3制冷机3 K温区下对器件电流-电压特性进行测量, 得到良好的结I-V特性曲线、SQUID调制特性, 初步实现利用SQUID进行放大作用, 并计算了SQUID的电流分辨率. 此项工作对于超导转变边沿传感器读出电路的实现具有重要的意义.

English Abstract

参考文献 (19)

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