搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

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

引用本文:
Citation:

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

Fabrication and characterization of the superconducting quantum interference device amplifier with Washer type input coil

Chen Zhao, He Gen-Fang, Zhang Qing-Ya, Liu Jian-She, Li Tie-Fu, Chen Wei
PDF
导出引用
  • 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.
    Superconducting quantum interference device (SQUID) amplifier is best known for its low input impedance, low noise and low power consumption. Nowadays it is widely used for detecting the weak signals. Compared with other methods, the Nb/Al-AlOx/Nb structure Josephson junction based SQUID has the advantages of high transition temperature, high voltage flux modulation index and good heat recycle ability, wide critical voltage range, so it is a very good option for making SQUID amplifier. In this work, we fabricate the overdamped Josephson junction and washer dc SQUID, and test the I-V characteristics at He3 3 K stage temperature and calculate the current resolution of SQUID. The result of SQUID modulation property is good. The magnification becomes larger after increasing the input line number of loops, and the system noise becomes smaller after the join of the LC filter. This work is very important for designing and manufacturing transition edge sensor readout circuits.
    • 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.
    • Funds: Project supported by the National Basic Research Program of China (Grant No. 2011CBA00304) and the Tsinghua University Initiative Scientific Research Program, China (Grant No. 20131089314).
    [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]

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

    [5]

    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

    [10]

    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]

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

    [5]

    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

    [10]

    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] 张定, 朱玉莹, 汪恒, 薛其坤. 转角铜氧化物中的约瑟夫森效应. 物理学报, 2023, 72(23): 237402. doi: 10.7498/aps.72.20231815
    [2] 李中祥, 王淑亚, 黄自强, 王晨, 穆清. 原子级控制的约瑟夫森结中Al2O3势垒层制备工艺. 物理学报, 2022, 71(21): 218102. doi: 10.7498/aps.71.20220820
    [3] 徐达, 钟青, 曹文会, 王雪深, 王仕建, 李劲劲, 刘建设, 陈炜. 二阶梯度交叉耦合超导量子干涉仪电流传感器研制. 物理学报, 2021, 70(12): 128501. doi: 10.7498/aps.70.20201816
    [4] 韩金舸, 欧阳鹏辉, 李恩平, 王轶文, 韦联福. 超导约瑟夫森结物理参数的实验推算. 物理学报, 2021, 70(17): 170304. doi: 10.7498/aps.70.20210393
    [5] 陈恒杰, 薛航, 李邵雄, 王镇. 一种通过约瑟夫森结非线性频率响应确定微波耗散的方法. 物理学报, 2019, 68(11): 118501. doi: 10.7498/aps.68.20190167
    [6] 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
    [7] 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
    [8] 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
    [9] 金霞, 董正超, 梁志鹏, 仲崇贵. 磁性d波超导/铁磁/磁性d波超导结中的约瑟夫森效应. 物理学报, 2013, 62(4): 047401. doi: 10.7498/aps.62.047401
    [10] 曹文会, 李劲劲, 钟青, 郭小玮, 贺青, 迟宗涛. 用于电压基准的Nb/NbxSi1-x/Nb约瑟夫森单结的研制. 物理学报, 2012, 61(17): 170304. doi: 10.7498/aps.61.170304
    [11] 王宁, 金贻荣, 邓辉, 吴玉林, 郑国林, 李绍, 田野, 任育峰, 陈莺飞, 郑东宁. 基于高温超导量子干涉仪的超低场核磁共振成像研究. 物理学报, 2012, 61(21): 213302. doi: 10.7498/aps.61.213302
    [12] 张立森, 蔡理, 冯朝文. 线性延时反馈Josephson结的Hopf分岔和混沌化. 物理学报, 2011, 60(6): 060306. doi: 10.7498/aps.60.060306
    [13] 张立森, 蔡理, 冯朝文. 约瑟夫森结中周期解及其稳定性的解析分析. 物理学报, 2011, 60(3): 030308. doi: 10.7498/aps.60.030308
    [14] 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
    [15] 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
    [16] 李绍, 任育峰, 王宁, 田野, 储海峰, 黎松林, 陈莺飞, 李洁, 陈赓华, 郑东宁. 利用高温超导直流量子干涉器件进行10-6 T量级磁场下核磁共振的研究. 物理学报, 2009, 58(8): 5744-5749. doi: 10.7498/aps.58.5744
    [17] 崔大健, 林德华, 于海峰, 彭智慧, 朱晓波, 郑东宁, 景秀年, 吕 力, 赵士平. 本征约瑟夫森结跳变电流分布的量子修正. 物理学报, 2008, 57(9): 5933-5936. doi: 10.7498/aps.57.5933
    [18] 肖宇飞, 王登龙, 王凤姣, 颜晓红. 非对称的玻色-爱因斯坦凝聚中的约瑟夫森结的动力学性质. 物理学报, 2006, 55(2): 547-550. doi: 10.7498/aps.55.547
    [19] 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
    [20] 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
计量
  • 文章访问数:  5242
  • PDF下载量:  221
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-11-22
  • 修回日期:  2015-01-26
  • 刊出日期:  2015-06-05

/

返回文章
返回