用于电压基准的Nb/NbxSi1-x/Nb约瑟夫森单结的研制

曹文会; 李劲劲; 钟青; 郭小玮; 贺青; 迟宗涛

doi:10.7498/aps.61.170304

摘要

现代可编程约瑟夫森电压基准的核心器件是约瑟夫森结阵.目前最具有优势的约瑟夫森结阵是 Nb/NbxSi1-x/Nb材料的结阵. Nb/NbxSi1-x/Nb材料的约瑟夫森结具有三层薄膜的制作过程简便, Nb和NbxSi1-x刻蚀工艺相同以及NbxSi1-x 势垒层成分可调等优点.中国计量科学研究院设计制作了Nb/NbxSi1-x/Nb约瑟夫森单结. 通过在4.2 K低温下对所做单结进行直流电流-电压特性测量,观测到了清晰的超导隧穿电流和从零电压态向电压态的跳变,最后就测量结果进行了分析讨论.此项工作属于国内首个开展 Nb/NbxSi1-x/Nb材料约瑟夫森单结研究的工作.

关键词:

Abstract

The core device of Modern programmable Josephson voltage standard is Josephson junction array. The most advantageous Josephson junction array is Nb/NbxSi1-x/Nb material array. The advantages of Nb/NbxSi1-x/Nb material Josephson junction are that three-layer film production process is simple, Nb and NbxSi1-x etching processes are the same and NbxSi1-x potential barrier layer components can be easily adjusted. In this paper, we investigate the NbxSi1-x/Nb single Josephson junction in National Institute of Metrology. Through measuring the dc current-voltage characteristics under low temperature (4.2 K), superconducting tunneling current and a zero voltage state jumping to voltage state are observed clearly, finally the measurement results are discussed. The work is the first study on Nb/NbxSi1-x/Nb single Josephson junction in China.

Keywords:

作者及机构信息

1.
中国计量科学研究院, 电磁研究所, 北京 100013;

2.
青岛大学, 自动化工程学院, 青岛 266003

基金项目: 国家科技支撑计划(批准号: 2011BAK15B00)资助的课题.

Authors and contacts

1.
National Institute of Metrology, Beijing 100013, China;

2.
Qingdao University, Qingdao 266003, China

Funds: Project supported by the National Key Technology Research and Development Program of the Ministry of Science and Technology of China (Grant No. 2011BAK15B00).

参考文献

[1]	Hamilton C A, Lloyd Frances L 1987 IEEE Electron Device Letters 8 449
[2]	Schulze H, Behr R 1998 Appl. Phys. 73 996
[3]	Yamanori H, Ishizaki M, Shoji A 2006 Appl. Phys. Lett. 88 042503
[4]	Benz S P, Hamilton C A, Burroughs C J, Harvey T E, Christian L A 1997 Appl. Phys. Lett. 71 1866
[5]	Chong Y, Burroughs C J, Dresselhaus P D, Hadacek N, Yamamori H, Benz S P 2005 IEEE Trans. Appl. Supercond. 15 461
[6]	Barrera A S, Beaseley M R 1987 IEEE Trans. Magn. MAG-23 866
[7]	Beak Burm, Dreesselhaus Paul D, Benz Samuel P 2006 IEEE Trans.Appl. Supercond. 16 1966
[8]	Mueller F, Behr R, Weimann T, Palafox L, Olaya D, Dresselhaus P D, Benz S P 2009 IEEE Trans. Appl. Supercond. 19 981
[9]	Dresselhaus Paul D, Elsbury Michael M, Olaya David, Burroughs Charles J, Benz Samuel P 2011 IEEE Trans. Appl. Supercond. 21 693
[10]	Gurvitch M, Washington M A, Huggins H A 1983 Appl. Phys. Lett. 42 472

施引文献

[1]	Hamilton C A, Lloyd Frances L 1987 IEEE Electron Device Letters 8 449
[2]	Schulze H, Behr R 1998 Appl. Phys. 73 996
[3]	Yamanori H, Ishizaki M, Shoji A 2006 Appl. Phys. Lett. 88 042503
[4]	Benz S P, Hamilton C A, Burroughs C J, Harvey T E, Christian L A 1997 Appl. Phys. Lett. 71 1866
[5]	Chong Y, Burroughs C J, Dresselhaus P D, Hadacek N, Yamamori H, Benz S P 2005 IEEE Trans. Appl. Supercond. 15 461
[6]	Barrera A S, Beaseley M R 1987 IEEE Trans. Magn. MAG-23 866
[7]	Beak Burm, Dreesselhaus Paul D, Benz Samuel P 2006 IEEE Trans.Appl. Supercond. 16 1966
[8]	Mueller F, Behr R, Weimann T, Palafox L, Olaya D, Dresselhaus P D, Benz S P 2009 IEEE Trans. Appl. Supercond. 19 981
[9]	Dresselhaus Paul D, Elsbury Michael M, Olaya David, Burroughs Charles J, Benz Samuel P 2011 IEEE Trans. Appl. Supercond. 21 693
[10]	Gurvitch M, Washington M A, Huggins H A 1983 Appl. Phys. Lett. 42 472

[1]	张定, 朱玉莹, 汪恒, 薛其坤. 转角铜氧化物中的约瑟夫森效应. , 2023, 72(23): 237402. doi: 10.7498/aps.72.20231815
[2]	李中祥, 王淑亚, 黄自强, 王晨, 穆清. 原子级控制的约瑟夫森结中Al₂O₃势垒层制备工艺. , 2022, 71(21): 218102. doi: 10.7498/aps.71.20220820
[3]	韩金舸, 欧阳鹏辉, 李恩平, 王轶文, 韦联福. 超导约瑟夫森结物理参数的实验推算. , 2021, 70(17): 170304. doi: 10.7498/aps.70.20210393
[4]	刘飞, 文志鹏. Zr, Nb, V在α-Fe(C)中的占位、电子结构及键合作用的第一性原理研究. , 2019, 68(13): 137101. doi: 10.7498/aps.68.20182282
[5]	陈恒杰, 薛航, 李邵雄, 王镇. 一种通过约瑟夫森结非线性频率响应确定微波耗散的方法. , 2019, 68(11): 118501. doi: 10.7498/aps.68.20190167
[6]	王兰若, 钟源, 李劲劲, 屈继峰, 钟青, 曹文会, 王雪深, 周志强, 付凯, 石勇. 用于精密测量玻尔兹曼常数的量子电压噪声源芯片研制. , 2018, 67(10): 108501. doi: 10.7498/aps.67.20172643
[7]	王松, 王星云, 周章渝, 杨发顺, 杨健, 傅兴华. 硼膜制备工艺、微观结构及其在硼化镁超导约瑟夫森结中的应用. , 2016, 65(1): 017401. doi: 10.7498/aps.65.017401
[8]	陈钊, 何根芳, 张青雅, 刘建设, 李铁夫, 陈炜. 具有Washer型输入线圈的超导量子干涉放大器的制备与表征. , 2015, 64(12): 128501. doi: 10.7498/aps.64.128501
[9]	张立森, 蔡理, 冯朝文. 线性延时反馈Josephson结的Hopf分岔和混沌化. , 2011, 60(6): 060306. doi: 10.7498/aps.60.060306
[10]	张立森, 蔡理, 冯朝文. 约瑟夫森结中周期解及其稳定性的解析分析. , 2011, 60(3): 030308. doi: 10.7498/aps.60.030308
[11]	岳宏卫, 阎少林, 周铁戈, 谢清连, 游峰, 王争, 何明, 赵新杰, 方兰, 杨扬, 王福音, 陶薇薇. 嵌入Fabry-Perot谐振腔的高温超导双晶约瑟夫森结的毫米波辐照特性研究. , 2010, 59(2): 1282-1287. doi: 10.7498/aps.59.1282
[12]	岳宏卫, 王争, 樊彬, 宋凤斌, 游峰, 赵新杰, 何明, 方兰, 阎少林. 高温超导双晶约瑟夫森结阵列毫米波相干辐射. , 2010, 59(8): 5755-5758. doi: 10.7498/aps.59.5755
[13]	崔大健, 林德华, 于海峰, 彭智慧, 朱晓波, 郑东宁, 景秀年, 吕力, 赵士平. 本征约瑟夫森结跳变电流分布的量子修正. , 2008, 57(9): 5933-5936. doi: 10.7498/aps.57.5933
[14]	吴炳国, 赵志刚, 尤育新, 刘楣. 二维约瑟夫森结阵列中的相变及噪声频谱研究. , 2007, 56(3): 1680-1685. doi: 10.7498/aps.56.1680
[15]	周铁戈, 宋凤斌, 左涛, 顾静, 夏侯海, 胡雅婷, 赵新杰, 方兰, 阎少林. 本征约瑟夫森结阵列的PSpice模型及混沌行为研究. , 2007, 56(11): 6307-6314. doi: 10.7498/aps.56.6307
[16]	李照鑫, 邹健, 蔡金芳, 邵彬. 电荷量子比特与量子化光场之间的纠缠. , 2006, 55(4): 1580-1584. doi: 10.7498/aps.55.1580
[17]	肖宇飞, 王登龙, 王凤姣, 颜晓红. 非对称的玻色-爱因斯坦凝聚中的约瑟夫森结的动力学性质. , 2006, 55(2): 547-550. doi: 10.7498/aps.55.547
[18]	王震宇, 廖红印, 周世平. 直流偏置的与RLC谐振器耦合的约瑟夫森结动力学行为的数值模拟. , 2001, 50(10): 1996-2000. doi: 10.7498/aps.50.1996
[19]	姚希贤. 关于电阻分路约瑟夫森结的解析解. , 1978, 27(5): 559-568. doi: 10.7498/aps.27.559
[20]	刘东, 曹淑兰, 桑亚男, 王慧芝, 刘福绥, 万玉珍. 约瑟夫森隧道结微波感应效应的实验和理论研究. , 1976, 25(2): 97-104. doi: 10.7498/aps.25.97

计量

文章访问数: 7543
PDF下载量: 543
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板