超导Josephson隧道结性能和超导量子比特电路的设计方案

超导Josephson隧道结是实现超导量子比特的基本元件。利用悬空掩膜和电子束斜蒸发相结合的工艺方法制备Al/Al2O3/Al超导Josephson隧道结,并且系统研究了底电极、上电极薄膜的厚度及氧化参数等工艺条件与隧道结超导电流密度Jc和面积归一化电阻Rc的关系。设计测量了三种方案的超导量子比特电路,通过对参数和结构的优化测出了较理想的量子比特(qubit)信号。     

磁通量子比特qubit信号强度随势垒偏置电压的变化

在20mK极低温下,测量了超导磁通量子比特的环流方向,并测到量子比特(qubit)信号.通过改变磁通量子比特的势垒高度,得到qubit信号强度随势垒高度的变化的实验数据并建立理论模型解释了实验现象.     

超导纳米线单光子探测器

利用磁控溅射、电子束光刻和反应离子刻蚀等微加工技术,开展了超导纳米线单光子探测器(SNSPD)的研究.通过对SNSPD的设计和制备工艺参数的优化,成功制备出了高质量的SNSPD.单光子检测实验表明,制备的SNSPD对660 nm波长的光信号,系统检测效率可达30%,对1550 nm波长光信号,最大系统检测效率为4.2%.在平均暗计数小于10 c/s的情况下,系统检测效率大于20%(660 nm)和3%(1550 nm). 关键词： 单光子 氮化铌 纳米线 探测器     

基于高温超导单晶材料的大尺寸约瑟夫森本征结制备工艺研究

基于高温超导单晶材料Bi2Sr2CaCu2O8+x(BSCCO)的约瑟夫森(Josephson)本征结器件制备工艺,成功制备出形貌整齐、特性良好、一致性高的大尺寸太赫兹辐射源本征结器件.从工艺的各个步骤出发,总结了要点,并对原有工艺做出改进.通过扫描电子显微镜观察刻蚀形貌,总结了光刻最佳后烘温度条件,提出了一套重复性好、成功率高的工艺方法.     

Angular reconstruction of a lead scintillating-fiber sandwiched electromagnetic calorimeter

The Neighbor Cell Deposited Energy Ratio （NCDER） is a new method that is proposed to reconstruct incidence position in a single layer for a 3-dimensional imaging electromagnetic calorimeter （ECAL）. This method was applied to reconstruct the ECAL test beam data for the Alpha Magnetic Spectrometer-02 （AMS-02）. The results show that this method can achieve an angular resolution of 7.36±0.08°/√E＋0.28±0.02° in the determination of the photon＇s direction, which is much more precise than that obtained with the commonly-adopted Center of Gravity （COG） method （8.4±0.1°/E＋0.8±0.3°）. Furthermore, since it uses only the properties of electromagnetic showers, this new method could also be used for other type of fine grain sampling calorimeters.     

高速、低噪声超导HEB太赫兹检测系统

本文介绍了一款高速、低噪声超导热电子测辐射热计(hot electron bolometer,HEB)的太赫兹检测系统,实验结果显示其有效提高了中频带宽(7.4GHz),减小了噪声温度(@0.65THz,系统在最佳偏置点的双边带(DSB)噪声温度为1185K).同时,用此款超导HEB太赫兹检测系统验证了改进后的傅里叶变换光谱仪(FTS)系统的稳定性及可靠性.     

准椭圆函数高温超导滤波器的设计

本文结合近年来高温超导滤波器的研究成果,探索基于准椭圆函数的高温超导滤波器的研究过程,用全波分析的滤波器设计方法,对谐振器间的耦合和滤波器的结构进行研究,对几种基于准椭圆函数的滤波器设计进行仿真并对其结果进行讨论分析.     

Josephson结开关电流分布的测量方案探讨

Josephson结的开关电流存在着一定的分布.利用开关电流的分布,我们可以推算出Josephson结的逸出率.进一步结合合适的微波辐照,还可以获得结的诸如能级、拉比振荡等许多相关的量子特性.Josephson结的开关电流分布的获得,对于研究超导量子比特,包括相位量子比特、电荷量子比特、磁通量子比特和涡流量子比特以及他们的组合量子比特都有着重要意义.我们提出了三种测量方案,对这三种方案进行了比较,并初步的对自制的NbN/AlNx/NbN Josephson结的开关电流进行了多次(104次)测量,得到一定温度下的开关电流分布的直方图.针对三种方案各自的优缺点及已有的结果,我们提出了需要进一步改进的措施,对于下一步开展在极低温下(mK)Josephson结的开关电流分布的测量有着重要的意义.     

YBCO薄膜中自旋极化准粒子的注入效应

采用Nd0 .7Sr0 .3MnO3/SrTiO3/YBa2 Cu3O7-δ的异质结构 ,研究了自旋极化准粒子的注入效应 .在 5 6 μm宽的YBCO膜条上成功地制备了与超导膜条同样宽度但不同长度的六个注入结区 ,长度L分别为 80 μm ,4 0 μm ,2 0 μm ,10 μm ,5 μm和 2 μm .80nm厚的YBCO薄膜在 16K温度下Jc 为 2× 10 5A/cm2 .Iin=0 .5mA的自旋电流注入下 ,随L从 80 μm逐渐顺次减小时 ,注入效率 η =ΔJc/ΔJin逐渐增大 .而当L≤ 2 0 μm后 ,η不再增加 ,达到几乎相同的值 (～ 6 ) .初步分析认为这与自旋极化准粒子在超导膜内的有效自旋扩散长度有关 .异质结构中YBCO薄膜的超导电性以及注入窗口的尺寸对获得大的自旋注入效率十分重要 .     

粉末微波滤波器的制备和特性

利用通电导线的电磁感应和铜粉的趋肤效应,试制了在超导量子计算实验系统中使用的粉末微波滤波器.滤波器的频率响应随频率升高而平缓下降,在1GHz左右衰减至-80dB.我们分析了滤波器的原理,并通过改变参数对滤波器性能的变化进行了详细的研究.