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。     

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.     

基于悬空电容的机械振子的制备和表征

微机械振子在信息处理的研究领域有着重要的应用,我们采用超导材料铝制备了悬空电容,该悬空电容的上极板构成了微机械振子.悬空电容和螺旋电感一起构成LC振荡电路.微波通过平面波导传输线耦合进来,在LC电路中形成电磁振荡,同时,激励出薄膜机械振子的机械振动.本文详细介绍了采用稀释的光刻胶作牺牲层来制备悬空结构的方法,并通过测试,研究了悬空电容中的薄膜振动特性,为今后机械振子与微波场、光场甚至量子比特的相互耦合等研究工作提供了重要参考.     

Ce:Y_3Al_5O_(12)透明陶瓷的制备和荧光性能的研究

以Ce(NO3)3.5H2O,Y(NO3)3.5H2O和A l(NO3)3.9H2O为原料,NH4HCO3为沉淀剂,采用醇水溶剂共沉淀法在弱还原气氛下1100℃煅烧2 h合成纯相1 at%Ce∶YAG纳米粉体,经1800℃真空烧结10 h后得到了Ce∶YAG透明陶瓷。通过XRD、TEM、SEM和荧光光谱仪对粉体和陶瓷进行了表征。结果表明:所制得的Ce∶YAG纳米粉体散均匀、团聚程度轻、结晶良好,平均晶粒尺寸约35 nm。Ce∶YAG透明陶瓷和纳米粉体的发射峰都在530 nm附近,但透明陶瓷的发射强度明显比纳米粉体强,且发射峰向长波方向移动。     

Co/Co3O4/PZT多铁复合薄膜的交换偏置效应及其磁电耦合特性

本文采用溶胶-凝胶工艺并结合脉冲激光沉积技术, 在Pt/Ti/SiO₂/Si衬底上制备了Co/Co₃O₄/PZT多铁复合薄膜. 对复合薄膜的微结构和组分进行了表征, 并系统研究了复合薄膜中的交换偏置效应及其对磁电耦合作用的影响. 研究结果表明, 复合薄膜在77 K具有明显的交换偏置效应, 交换偏置场达到80 Oe, 且交换偏置场及矫顽场均随温度降低而增大. 当温度降低到10 K时, 交换偏置场增至160 Oe. X射线光电子能谱(XPS)测试结果证实在Co和Co₃O₄界面处存在约5 nm厚的CoO层, 表明77 K下的交换偏置效应源自反铁磁的CoO层对Co的钉扎作用. 观察到复合薄膜的电容-温度曲线随着外加磁场大小和方向的改变而呈现出规律性的变化, 表明复合薄膜存在磁电耦合效应. 进一步研究发现, 在低温下复合薄膜呈现出各向异性的磁电容效应, 与磁场大小和方向密切相关. 复合薄膜的这种磁电耦合特性主要与复合体系的交换偏置效应及基于界面应力传递的磁电耦合作用有关, 本文对其中的物理机理进行了详细讨论与分析.     

BiVO_4/MOF复合材料的合成及其光催化性能

通过简单溶剂热法制备了一种新型复合光催化剂BiVO_4/M IL-53(Fe);运用XRD、SEM/EDS、FT-IR、N_2吸附-脱附和UV-vis DRS等手段对其进行表征,并对其光催化降解RhB活性进行了研究,提出了相应的光催化降解RhB的可能机理。结果表明,相较于单一BiVO_4材料,复合催化剂的比表面积增大,且其光催化效率相较于纯BiVO_4和MIL-53(Fe)也有了较大的提高;其中,BF-2复合材料的光催化活性最高,分别约为纯MIL-53 (Fe)和BiVO_4的5. 2倍和8. 1倍。同时,BiVO_4/MIL-53(Fe)复合光催化剂经过四次循环实验后,仍能保持较稳定的光催化活性和结构。     

三维传输子量子比特制备研究

研究了三维传输子(3D-transmon)量子比特的制备技术。采用电子束光刻技术制备亚微米双层胶悬空掩模,电子束斜蒸发技术制备Al/AlO_x/Al超导隧道结。将隧道结与三维谐振腔耦合,成功实现3D-transmon。在20 mK下测试了量子比特的能级跃迁频率、拉比振荡、能量弛豫时间t_1等性能,t_1约566 ns。t_1较短的原因是量子比特跃迁频率与三维谐振腔频率接近,耦合过紧。     

TiO_2/Ag composite nanowires for a recyclable surface enhanced Raman scattering substrate

Multifunctional TiO2/Ag composite nanowires are fabricated with a hydrothermal method by precipitating Ag nanoparticles （NPs） on the surfaces of TiO2 nanowires. This hierarchical one-dimensional （1D） nanostructure can be used as a surface enhanced Raman scattering （SERS） substrate with high sensitivity, for detecting the rhodamine 6G （R6G） in a wide range of low concentrations （from 1 × 10 6 M to 1 × 10-12 M）. In addition, the substrate can be self-cleaned under the irradiation of ultraviolet （UV） light due to the superior photocatalytic capacity of the TiO2/Ag composite nanostructure, making the recycled use of SERS substrates closer to reality. With both the evident SERS performance and high efficiency of photocatalytic capacity, such TiOz/Ag composite nanowires demonstrate considerable potential in the chemical sensing of organic pollutants.     

基于迈克尔逊干涉仪的光纤微流速传感器

设计了一种基于迈克尔逊干涉仪的光纤微流速传感器。传感器由单模光纤、双芯光纤、小球、高反膜构成。通过数值计算分析了双芯光纤长度、纤芯间距、小球半径和流体密度对传感器敏感度的影响。仿真结果表明,光纤长度和小球半径的减小均能提高传感器的敏感度,而双芯光纤的纤芯间距对敏感度的影响较小;流体密度越大,传感器的敏感度越小。计算结果显示,传感器可以在较小尺寸的情况下实现超高灵敏度的流速测量。同时,对不同设计参数下传感器输出的自由光谱范围进行理论推导与数值计算,发现传感器各个参数与自由光谱范围成1/x或1/x~(1.5)的关系。