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基于LSAT衬底YBa2Cu3O7-δ台阶结的射频高温超导量子干涉器的制备和表征（英文）

低温物理学报 2021年第2期43卷 89-97页

作者：王家明李宇龙王宏章徐铁权马平王越北京大学物理学院北京大学应用超导研究中心人工微结构和介观物理国家重点实验室

基于YBa2Cu3O7-δ（YBCO）台阶边沿型约瑟夫森结（台阶结）的高温超导量子干涉器（Superconducting Quantum Interference Device,简称SQUID）在微弱磁场测量等领域具有重要应用价值.制备YBCO台阶结及SQUID的常用单晶衬底包括LaAlO3（LA... 详细信息

基于YBa2Cu3O7-δ（YBCO）台阶边沿型约瑟夫森结（台阶结）的高温超导量子干涉器（Superconducting Quantum Interference Device,简称SQUID）在微弱磁场测量等领域具有重要应用价值.制备YBCO台阶结及SQUID的常用单晶衬底包括LaAlO3（LAO）、SrTiO3（STO）及MgO等.(La0.3,Sr0.7)(Al0.65,Ta0.35)O3（LSAT）没有孪晶现象、与YBCO的晶格失配度很小（仅为0.4%）,有潜力成为制备YBCO台阶结及相应的高温超导SQUID器件的新的衬底选择.本文首次探索研究了LSAT衬底上YBCO台阶结型射频超导量子干涉器（rf SQUID）的制备和表征.采用氩离子束刻蚀技术在LSAT（100）衬底上制备角度约为46°的台阶,利用脉冲激光沉积法在衬底上生长YBCO超导薄膜,然后利用传统紫外光刻技术制备出高温超导rf SQUID器件.在温度为77 K时,器件测试观察到幅度较大的电压-磁通特性曲线,且在部分器件的特性曲线中观察到接近方波的非传统波形,表明器件工作于噪声较低的色散模式下.频率1 kHz时器件的磁通噪声约为20μΦ0/Hz1/2,与文献中报道的LAO、STO衬底上台阶结型SQUID器件的典型结果相当.本工作展示了利用LSAT衬底制备低噪声台阶结型rf SQUID器件的可行性,并为进一步研制该衬底上更高性能的高温超导SQUID器件奠定了基础.

关键词： YBa2Cu3O7-δ 台阶结超导量子干涉器 LSAT

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MgO衬底上YBa2Cu3O7-δ台阶边沿型约瑟夫森结的制备及特性

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物理学报 2021年第3期70卷 232-240页

作者：王宏章李宇龙徐铁权朱子青马平王越甘子钊北京大学物理学院北京大学应用超导研究中心人工微结构和介观物理国家重点实验室北京100871

MgO衬底上的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)台阶边沿型约瑟夫森结(台阶结)在高灵敏度高温超导量子干涉器(superconducting quantum interference device,SQUID)等超导器件研制方面具有重要的应用价值和前景.本文对此类YBCO台阶结的制备和特性进行... 详细信息

MgO衬底上的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)台阶边沿型约瑟夫森结(台阶结)在高灵敏度高温超导量子干涉器(superconducting quantum interference device,SQUID)等超导器件研制方面具有重要的应用价值和前景.本文对此类YBCO台阶结的制备和特性进行了研究.首先利用离子束刻蚀技术和两步刻蚀法在MgO(100)衬底上制备陡度合适、边沿整齐的台阶,然后利用脉冲激光沉积法在衬底上生长YBCO超导薄膜,进而利用紫外光刻制备出YBCO台阶结.在结样品的电阻-温度转变曲线中,观测到低于超导转变温度时的电阻拖尾现象,与约瑟夫森结的热激活相位滑移理论一致.伏安特性曲线测量表明结的行为符合电阻分路结模型,在超导转变温度TC附近结的约瑟夫森临界电流密度TC随温度T呈现出(TC-T)^2的变化规律,77 K时JC值为1.4×10^5 A/cm^2.利用制备的台阶结,初步制备了YBCO射频高温超导SQUID,器件测试观察到良好的三角波电压调制曲线,温度77 K、频率1 kHz时的磁通噪声为250μΦ0/Hz^1/2.本文结果为进一步利用MgO衬底YBCO台阶结研制高性能的高温超导SQUID等超导器件奠定了基础.

关键词： YBa2Cu3O7-δ 台阶结超导量子干涉器

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台阶状阴极发射极反向阻断双端固态闸流管及制备方法

台阶状阴极发射极反向阻断双端固态闸流管及制备方法

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作者：梁琳卿正恒 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号

本发明公开了一种台阶状阴极发射极反向阻断双端固态闸流管及制备方法，双端固态闸流管为四层PNPN结构，且阴极侧和阳极侧均设有Al电极；阴极侧的N+发射极为台阶状结构，共有n级台阶，沿着第一级台阶至第n级台阶的方向，每一级台阶结深... 详细信息

标准号: CN115881789A

本发明公开了一种台阶状阴极发射极反向阻断双端固态闸流管及制备方法，双端固态闸流管为四层PNPN结构，且阴极侧和阳极侧均设有Al电极；阴极侧的N⁺发射极为台阶状结构，共有n级台阶，沿着第一级台阶至第n级台阶的方向，每一级台阶结深不断加深，结深处浓度逐渐降低；阳极侧的发射极P⁺掺杂浓度为1×10¹⁴cm^‑3～1×10²¹cm^‑3，深度为35μm～100μm，且阴极侧存在成千上万个直径为200μm～300μm的短路点；当n为3时，第一级台阶的掺杂浓度为1×10¹⁹cm^‑3～1×10²¹cm^‑3，结深为12μm～20μm，第二级台阶的掺杂浓度为1×10¹⁷cm^‑3～1×10²¹cm^‑3，其结深为17μm～25μm，第三级台阶的掺杂浓度为8×10¹⁶cm^‑3～1×10²¹cm^‑3，结深为21μm～29μm。台阶阴极发射极RBDT则是通过n次扩散阴极发射极，使得第n台阶阴极处的电压降适当增高，从而在相同的dv/dt触发脉冲下，能够增大RBDT芯片的开通面积，从而增大了RBDT芯片di/dt耐量。

关键词：阴极发射极阴极侧掺杂第一级阳极侧闸流管双端芯片阴极台阶状结构触发脉冲反向阻断逐渐降低第三级电压降短路点发射极每一级台阶结台阶状制备增高扩散发射加深开通

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一种高温超导约瑟夫森结的制备方法

一种高温超导约瑟夫森结的制备方法

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作者：季鲁李天赐梁雪连郭蓉赵海廷何明 300350 天津市南开区卫津路94号

本发明涉及超导电子技术领域，尤其涉及一种高温超导约瑟夫森结的制备方法。本发明提供的制备方法，包括以下步骤：在衬底的表面制备Tl2Ba2CaCu2O8高温超导先驱膜后进行退火，得到斜切Tl2Ba2CaCu2O8高温超导薄膜；所述斜切Tl2Ba2CaCu2O... 详细信息

标准号: CN115148891A

本发明涉及超导电子技术领域，尤其涉及一种高温超导约瑟夫森结的制备方法。本发明提供的制备方法，包括以下步骤：在衬底的表面制备Tl₂Ba₂CaCu₂O₈高温超导先驱膜后进行退火，得到斜切Tl₂Ba₂CaCu₂O₈高温超导薄膜；所述斜切Tl₂Ba₂CaCu₂O₈高温超导薄膜的c轴倾斜于所述衬底的表面；在所述斜切Tl₂Ba₂CaCu₂O₈高温超导薄膜的表面依次制备金镀层和光刻正胶；将所述光刻正胶依次进行光刻和去除光刻正胶后，进行聚焦离子束处理，得到所述高温超导约瑟夫森结。所述制备方法可以克服台阶结制备存在的成结率低和一致性差问题，可以高效且稳定的制备出一致性高的高温超导约瑟夫森串联结。

关键词：制备光刻斜切高温超导薄膜正胶高温超导约瑟夫森结高温超导衬底退火聚焦离子束表面制备超导电子金镀层台阶结先驱膜去除串联

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超导台阶结制备方法

超导台阶结制备方法

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作者：尤立星王兴谢晓明江绵恒 200050 上海市长宁区长宁路865号

本发明公开了一种超导台阶结的制备方法，其特征在于采用高温超导单晶代替超导薄膜，将超导单晶通过连续剥离的方法实现厚度为几十到几百纳米厚的超薄单晶，再将所述的超薄单晶附着于台阶衬底之上；利用台阶衬底和超导单晶之间的强互相... 详细信息

标准号: CN101894906B

本发明公开了一种超导台阶结的制备方法，其特征在于采用高温超导单晶代替超导薄膜，将超导单晶通过连续剥离的方法实现厚度为几十到几百纳米厚的超薄单晶，再将所述的超薄单晶附着于台阶衬底之上；利用台阶衬底和超导单晶之间的强互相吸引力，使所述的超薄超导单晶紧密附着于衬底之上，使所述的超薄超导单晶在衬底台阶附近呈现台阶结构，最后再利用微加工工艺构造微桥结构，成为一定宽度的超导台阶结。包括以下步骤：1)台阶衬底制备；2)超导单晶薄片的剥离并吸附于台阶衬底；3)保护和选择；4)台阶结制备。本发明无需复杂的薄膜生长工艺，采用非常少量的超导单晶即可实现；单晶材料的超导性能要比薄膜材料好。

关键词：超导单晶衬底台阶结单晶剥离薄膜材料薄膜生长超导薄膜衬底台阶单晶材料高温超导工艺构造台阶结构微桥结构制备方法微加工吸附

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高温射频超导量子干涉器探头的研制

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工程地球物理学报 2015年第6期12卷 772-777页

作者：柯汉忠刘祥文严春杰赵毅陈晓东中国地质大学材料与化学学院湖北武汉430074 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所河北廊坊065000

超导量子干涉器是目前磁测灵敏度最高的传感器,在地球物理勘查上,可用来探测地磁异常或作为电磁法的接收探头进行深部金属矿、油气资源的勘查。本文设计制作了一种高温射频超导量子干涉器(HTc rf SQUID)探头,该探头由射频超导量子干涉器... 详细信息

超导量子干涉器是目前磁测灵敏度最高的传感器,在地球物理勘查上,可用来探测地磁异常或作为电磁法的接收探头进行深部金属矿、油气资源的勘查。本文设计制作了一种高温射频超导量子干涉器(HTc rf SQUID)探头,该探头由射频超导量子干涉器件(衬底台阶结)、介质谐振器、发射接收线圈几部分封装组成,液氮温度下该探头的磁通白噪声为3.1×10-5Φo/Hz,磁场灵敏度为133fT/Hz。该探头使用方便,性能稳定,冷热循环性能良好。

关键词：射频超导量子干涉器介质谐振器台阶结

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低噪声HT_c rf SQUID芯片可控制备的实验研究

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低温与超导 2013年第3期41卷 10-15页

作者：陶伟王昕晔魏玉科刘政豪张辰马平海军装备研究院北京100161 海军工程大学武汉430033 北京大学物理学院人工微观与介观物理国家重点实验室北京100871

针对低内禀噪声要求条件下HTcrf SQUID芯片制备成品率和优质率低等问题,通过对YBCO薄膜的PLD制备工艺参数及所制作的YBCO薄膜性能与微观形貌的观测分析,提出晶界结构的非均匀和不一致性可能是影响低噪声台阶边沿型晶界结制备质量的观点... 详细信息

针对低内禀噪声要求条件下HTcrf SQUID芯片制备成品率和优质率低等问题,通过对YBCO薄膜的PLD制备工艺参数及所制作的YBCO薄膜性能与微观形貌的观测分析,提出晶界结构的非均匀和不一致性可能是影响低噪声台阶边沿型晶界结制备质量的观点,进而以淀积温度为典型控制参数设计了一组实验,对实验获取的YBCO薄膜和SQUID芯片的性能测试表明:YBCO薄膜生长的三高条件(高淀积温度、高氧分压和高激光能量密度)易造成薄膜表面平整度恶化和晶界构型的不均匀,而选择合适的淀积温度可有效提高SQUID芯片的噪声性能。

关键词：低噪声超导量子干涉仪台阶结外延生长晶界

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超导台阶结制备方法

超导台阶结制备方法

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作者：尤立星王兴谢晓明江绵恒 200050 上海市长宁区长宁路865号

标准号: CN101894906A

关键词：超导单晶衬底台阶结单晶剥离薄膜材料薄膜生长超导薄膜衬底台阶单晶材料高温超导工艺构造台阶结构微桥结构制备方法微加工吸附

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SQUID无损检测中的相关问题研究

SQUID无损检测中的相关问题研究

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作者：江忠胜北京科技大学

学位级别：硕士

高温超导量子干涉器作为无损电磁探测的磁探测器,具有磁场灵敏度高、带宽宽、动力范围广、线性度好等方面的优势,特别是它极高的磁场灵敏度使它被认为是很好的深度缺陷探测器件。近年来,SQUID NDE研究取得了较快的进展,这为该方法用于... 详细信息

高温超导量子干涉器作为无损电磁探测的磁探测器,具有磁场灵敏度高、带宽宽、动力范围广、线性度好等方面的优势,特别是它极高的磁场灵敏度使它被认为是很好的深度缺陷探测器件。近年来,SQUID NDE研究取得了较快的进展,这为该方法用于工业实际奠定了很好的基础。本文对SQUID无损检测应用中的相关问题进行了研究,包括台阶结约瑟夫森效应分析,对金属缺陷探测的模拟,空间分辨率相关因素的讨论,改进、图示化傅立叶滤波。建立约瑟夫森台阶结物理模型,并且作出分析。给出了零压超流和耦合系数的关系,同时,通过数值计算也简要讨论了两个弱连接之间的位相关系。利用Ansys建立金属表层槽状缺陷的仿真模型,以交流磁场检测为基础结合电磁反演方法对缺陷的长度、深度以及宽度进行了研究,并讨论了空间分辨率各相关因素的影响,与金属内部缺陷的仿真检测结果进行对比。通过对金属表面缺陷的交流磁场检测仿真模拟得到以下结论:金属表面缺陷的磁场信息和反演电流信息在表征缺陷长度方面很准确。通过改变激发频率获取与缺陷深度有关的信息也较为理想。在提取与缺陷宽度有关的信息方面,虽然经电磁反演后,在一定程度上可表征缺陷的宽度信息,但仍具有局限性,还有待进一步研究。改进、图示化电磁反演每一步的结果,并完成良好的用户操作界面。反演过程中添加数字滤波功能,可输入截止频率,对输入信号进行低通滤波,并对结果进行初步验证。

关键词：台阶结约瑟夫森效应傅立叶变换数字滤波金属表面缺陷

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高温超导台阶结的研究

高温超导台阶结的研究

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第七届全国超导学术研讨会

作者：曹春海杨名杨森祖徐筱乐尤立星吉争鸣康琳许伟伟吴培亨南京大学电子科学与工程系南京210093 南京电子器件研究所南京210016 南京大学电子科学与工程系南京210093 南京电子器件研究所南京210016

在铝酸镧衬底上研制了高温超导台阶结.采用金属转移剥离技术及离子铣技术在铝酸镧衬底上刻蚀出坡度角大于70°陡直台阶.结的特性与SNS结类似.9.5GHz的微波辐照下出现Shapiro台阶.观察到结的高频响应有一温度窗口.

关键词：高温超导台阶结铝酸镧金属转移剥离技术离子铣技术

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