国家超导中心召开高温超导无源微波器件研究工作专题讨论会

研究表明.优质钇钡铜氧高温超导薄膜的表面电阻很低,在10GHZ,77K时的典型值为500　,远低于同样温度下金、银、铜等正常金属的数值.因此,人们正在加紧研究各种类型的高温超导无源微波器件,如谐振器、滤波器、延迟线、相移器等,并将它们应用到国防、通信等部门中.目前,高温超导谐振器的口值最局可达30000(2GHz);有人在4GHZ,3%的带宽内利用高温超导微帝线制成切贝雪夫滤波器,其插入损耗为 0.3dB,而用金制成的同样的器件的插入损耗达2. 5dB;在1OGHZ,10%的带宽内,由高温超导微带线和PIN 管组成的数字式相移器与铜所制成的同样器件相比,插…     

用低温扫描电子显微镜观察 YBaCuO 超导薄膜的临界电流密度 J_c 的分布

利用低温扫描电子显微镜(LTSEM),我们对高温超导 YBaCuO 外延膜的临界电流密度J_c 和临界温度 T_c 的分布进行了观察.低温扫描电镜是目前可以观察超导薄膜中 J_c、T_c 分布情况的仪器,本文详细说明了利用 LTSEM 来观察超导薄膜 J_c、T_c 分布情况的原理,以及如何将 SEM 改装为 LTSEM.实验结果表明 YBaCuO 外延膜表面临界电流密度 J_c 和临界温度 T_c 的分布是不均匀的,但其不均匀性比多晶膜小得多,而且其分布情况与膜的表面形貌有关.     

THE ELECTRON-BEAM IRRADIATION ON THE HIGH TEMPERATURE SUPERCONDUCTING THIN FILMS: A NUMERICAL SIMULATION OF THE LOW TEMPERATURE SCANNING ELECTRON MICROSCOPY

Low-temperature scanning electron microscopy (LTSEM) is a promising measuring technique for probing the spatial distribution of the superconducting properties of the high-temperature superconducting (HTS) thin films. A theoretical analysis of the electron-beam irradiation on the HTS thin films in the LTSEM has been carried out. An inhomogeneously distributed grain array model has been applied in the analysis, and some numerical sim-ulations have been carried out on the electron-beam induced voltage (EIV) signals in the LTSEM experiments. The comparisons of our numerical results with the LTSEM experi-mental data indicate that it is quite reasonable to use a two-dimensional Josephson junction array for stimulating the inhomogeneous HTS thin film sample. Our numerical results also show that the EIV signals are influenced by the electron-beam power used in the LTSEM, and a reduction of the electron-beam power is suggested in order to eliminate the errors in estimating the local values of critical temperature T_c and critical current I_c by the sample temperature and the bias current at which the first EIV signal occurs.     

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。     

高温超导电子学:新的机会和新的挑战

自从发现氧化物高温超导体以来，世界各国竞相研究和开发高温超导电子器件，并力求付诸应用。这些器件可以工作在液氮温区（或用于小型的闭合循环制冷机）．在成本、维修、使用方便等方面较之液氦温区的器件有很大改进．更重要的是，高温趋导电子器件的工作温度与半导体器件的工作温度已经互相一致，因而有可能开发出超导体－半导体混合电路，提供独到的优良性能．由于高温超导体的能隙比低温超导体大致高出一个量级，电子器件的极限性能（例如截止频率）亦可望大大改进．本文主要讨论高温超导电子学的现况和存在的问题．     

利用TEM对Si基片与MgO基片上生长的薄膜特性的研究

对生长在Si和MgO单晶基片上的不同厚度的单层NbN薄膜、双层薄膜AlN/NbN以及三层薄膜NbN/AlN/NbN应用透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)技术进行了分析研究,对这几种薄膜样品的微观结构、薄膜厚度以及各个边界的一些直观细节给出了较为清晰的图像。由透射电子显微镜的电子衍射图案计算了薄膜和单晶衬底的晶格常数,并与我们以前采用X射线衍射技术分析的结果进行了比较,结果有很好的吻合。     

MgO和Si上NbN超薄薄膜的生长研究

我们在单晶MgO(100)、Si(100)和SiOx/Si基片上成功生长了纳米厚度的超薄NbN薄膜,利用现代分析手段:X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)等技术分析研究了所制备的超薄NbN薄膜的微观结构、厚度、表面界面情况等物理特性。研究表明,在MgO(100)基片上获得了外延生长的单晶NbN超薄薄膜,在Si(100)和SiOx/Si基片上获得的是多晶NbN超薄薄膜。厚度均约6nm左右。这些超薄薄膜的超导转变温度分别为:MgO上薄膜是14.46K,Si和SiOx上薄膜分别是8.74K和9.01K.     

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.