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     

Superconducting membrane mechanical oscillator based on vacuum-gap capacitor

Using the diluted S1813 UV photoresist as a sacrificial layer, we successfully fabricate a superconducting suspended parallel-plate capacitor, in which the top layer of aluminum film acts as a membrane mechanical resonator. Together with a superconducting octagonal spiral inductor, this parallel-plate capacitor constitutes a superconducting microwave resonator. At m K temperature, the transmission characteristic and spectrum of the microwave resonator are measured.Sideband frequencies caused by the vibration of the membrane mechanical resonator are clearly demonstrated. By downconverting with a mixer, the dependence of fundamental frequency and its harmonics on the input microwave power are clearly demonstrated, which is consistent with the numerical simulation.     

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.     

采用单极子微带天线耦合的SIS结混频器变频效率的研究

本文描述了一种单极子微带天线耦合的SIS结混频器。给出了确定单极子天线参数的实验方法,据此设计的混频器,在4.2K上用校正的单色信号源测得了其单边带变频效率为0.62。     

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.     

超薄单晶基底本征约瑟夫逊结的制备

为了加强本征约瑟夫逊结(简称本征结)与高频电磁波信号的耦合,我们通过平面工艺手段获得了厚度小于伦敦穿透深度的超薄单晶基底,其厚度小于150nm.并在此基底上利用传统的mesa结构制备工艺制备了本征结.所制备的本征结超导性能没有发生明显的退化,与常规本征结的特性基本一致.     

Noise Behaviour of a THz Superconducting Hot-Electron Bolometer Mixer

A quasi-optical superconducting NbN hot-electron bolometer （HEB） mixer is measured in the frequency range of 0.5-2.5 THz for understanding of the frequency dependence of noise temperature of THz coherent detectors. It has been found that noise temperature increasing with frequency is mainly due to the coupling loss between the quasioptical planar antenna and the superconducting HEB bridge when taking account of non-uniform distribution of high-frequency current. With the coupling loss corrected, the superconducting HEB mixer demonstrates a noise temperature nearly independent of frequency.     

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.