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。     

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 .     

熔融法制备Ba_（1－x）K_xBiO_3（BKBO）氧化物超导体

本文利用熔融法制备了ＢＫＢＯ超导体，Ｘ射线荧光分析表明，熔融过程中Ｋ，Ｂｉ有所丢失，通过在配料中增加Ｋ，Ｂｉ的含量，得到超导转变温度Ｔｃ～２５Ｋ的超导体．Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析表明，我们制备的样品呈很好的立方晶格结构，晶格常数α＝０．４２９ｎｍ．     

MgO衬底NbN/AlN/NbN多层膜的制备

本文主要讨论磁控溅射设备制备的NbN/AlN/NbN三层结构的技术工艺,为制备All-NbN的 NbN/AlN/NbN SIS 隧道结作准备.我们在室温下利用直流磁控溅射工艺制备了单晶NbN薄膜,并对其超导电性做了初步的研究;又利用射频磁控溅射工艺制备了取向较好的AlN薄膜.我们利用磁控溅射方法制作NbN/AlN/NbN多层薄膜,然后对制备SIS隧道结进行了一些探索.     

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.     

液氮温区Y-Ba-Cu-O超导薄膜的研究

我们采用了rf磁控反应溅射的方法,在单晶ZrO_2YSZ和多晶SrTiO_3等基片上成功地制备了Y-Ba-Cu-O超导薄膜。所获得的零电阻转变温度达81K。膜厚为1—2μm。 本文对膜的成分、基片、R-T曲线和热处理过程等作了叙述。     

利用电子束蒸发制备铝隧道结工艺研究

采用电子束蒸发的方法在Si片上制备超导铝(Al)薄膜。利用X射线衍射和直流四电极电阻法分别测试了厚度从100埃到5000埃的Al薄膜物向组成,超导转变温度(Tc)和临界电流密度(Jc)。当Al薄膜厚度大于500埃时,超导转变温度Tc=1.2K。电子束蒸发制备的Al薄膜性能良好,具有较高的结晶质量,为制备Al超导隧道结奠定了良好基础。对小面积的Al超导隧道结工艺进行了研究,该超导隧道结两层的超导体材料为Al薄膜,中间势垒层材料为Al2O3。其中Al薄膜利用电子束蒸发制备,势垒层通过直接氧化Al薄膜表面实现,该工艺和采用直接蒸发氧化物薄膜工艺相比不仅简单而且能有效防止势垒层不连续造成的弱连接。     

过耦合结构超导铝共面波导谐振器温度特性研究

制备了基于超导铝膜的四分之一波长反射型共面波导谐振器,并利用矢量网络分析仪测量了该谐振器在低温超导状态下的传输特性。实验结果表明:对于拥有较大耦合电容的超导共面波导谐振器,在超导状态下随着环境温度的升高,超导薄膜的表面阻抗会增大,进而谐振器的中心谐振频率降低,谐振峰变宽。温度越高,谐振频率随温度升高而向低频偏移的速率越快。另一方面,随着环境温度升高,谐振器的外部耦合品质因数和负载品质因数也都会降低。温度越高,谐振器品质因数随温度升高而降低的速率越快。用二能级理论解释了实验现象,品质因数理论计算值与实验测量结果相接近。     

Nb5 N6 microbolometer arrays for terahertz detection

A novel room-temperature microbolometer array chip consisting of an Nb5N6 thin film microbridge and a dipole planar antenna, which is used as a terahertz (THz) detector, is described in this paper. Due to the high-temperature coefficient of the resistance of the Nb5N6 thin film, which is as high as -0.7% K-1 , such an antenna-coupled microbolometer is ideal for detecting signals in a frequency range from 0.22THz to 0.33THz. The dc responsivity, calculated from the measured I-V curve of the Nb5N6 microbolometer, is about -760 V/W at a bias current of 0.19mA. A typical noise voltage as low as 10 nV/Hz 1/2 yields a low noise equivalent power (NEP) of 1.3×10-11W/Hz 1/2 at a modulation frequency above 4kHz, and the best RF responsivity, characterized using an infrared device measuring method, is about 580V/W, with the corresponding NEP being 1.7×10-11W/Hz 1/2 . In order to further test the performance of the Nb5N6 microbolometer, we construct a quasi-optical type receiver by attaching it to a hyperhemispherical silicon lens, and the result is that the best responsivity of the receiver is up to 320V/W. This work could offer another way to develop a large scale focal-plane array in silicon using simple techniques and at low cost.