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Magnicon的直流超导量子电子装置SEL-1在动感对 YBCO SQUID 磁力计性能的影响(The role of kinetic inductance on the performance of YBCO SQUID magnetometers)的应用

介绍:

          对量子限制器件日益增长的需求是实现超导电子学超越先进技术的主要驱动力。超导体最突出的应用之一是基于SQUID的磁通量和场传感器。这些器件已经在许多应用中使用,然而,在改进其性能和制造过程方面投入了大量的精力。事实上,在过去的几十年里,主要的重点一直是实现高质量的高临界温度超导体(HTS)约瑟夫森结(JJs),SQUID的关键成分。这对铜酸盐HTS材料来说是一个挑战,因为它们的化学不稳定性和较小的超导相干长度(平面上约2nm)。

          到目前为止,已经为HTS SQUID成功开发了不同的JJ制造技术。例如,使用基于晶界的JJs[1][2]实现了高灵敏度HTS SQUID。这些具有相当复杂的制造过程的缺点,这可能会限制它们在技术应用中的使用。或者,与基于晶界的器件相比,使用Dayem桥实现的HTS纳米SQUID也显示出低磁通量噪声特性,结合简化的制造过程[3]。然而,Dayem桥相当大的寄生电感限制了它们在77 K的SQUID磁力计中的实现[4][5]。为了解决基于晶界的JJs和Dayem桥的问题,我们提出了SQUID的替代弱链接选择。

          我们提出了一种新型的高温超导弱链接制造工艺:纳米级沟槽达耶姆桥(GDB)[6],它表现出类似约瑟夫森结的行为。在这里,桥的布局和桥内的弱链接是在单晶衬底上生长的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)薄膜上的一次平版印刷过程中实现的。这导致了高质量的弱链接,ICRN产品高达350µV[6],微分电阻远大于T=77 K下的裸达耶姆桥。此外,这种弱链接可以在芯片上的任何地方定义,并在薄膜平面内自由定向。与基于晶界的JJs相比,这大大简化了制造过程。基于GDB的SQUID结合了纳米制造优势和设备重现性,这是典型的Dayem桥,以及基于晶界JJs的先进的SQUID的性能,例如磁灵敏度。通过将这种基于GDB的SQUID与使用倒装芯片方法在10'10 mm2基板上实现的YBCO磁通变压器[4]相结合,我们可以进一步提高GDB SQUID磁力计与单层GDB SQUID器件相比的磁场灵敏度。

55.Magnicon的直流超导量子电子装置SEL-1在基于 Grooved Dayem 纳米桥和磁通变压器的 SQUID 磁力计的应用.pdf


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