Superconducting Mikrowellenresonatoren sind von Interesse für die Erfassung von Licht, Quanten-Computing-Anwendungen und Materialcharakterisierung. Diese Arbeit stellt ein detailliertes Verfahren zur Herstellung und Charakterisierung von supraleitenden Mikrowellenresonator Streuparameter.
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Methodenartikel
Herstellung und Charakterisierung von Superconducting Resonators
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Superconducting Mikrowellenresonatoren sind von Interesse für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich für ihre Verwendung als Mikrowellen-kinetische Induktivität Detektoren (MKIDs) zum Nachweis von schwachen astrophysikalische Signaturen sowie für Quantencomputing-Anwendungen und Materialcharakterisierung. In dieser Arbeit werden Verfahren zur Herstellung und Charakterisierung von Dünnschichtsupraleitenden Mikrowellenresonatoren dargestellt. Die Herstellungsmethode ermöglicht die Realisierung von supraleitenden Übertragungsleitungsresonatoren mit Funktionen auf beiden Seiten eines atomar glatten einkristallinem Silizium Dielektrikums. Diese Arbeit beschreibt das Verfahren für die Installation von Resonatorbauelemente in einer kryogenen Mikrowelle Testbed und Abkühlphase unterhalb der Supraleitungsübergangstemperatur. Der Aufbau des kryogenen Mikrowelle Testbed ermöglicht eine sorgfältige Messungen des komplexen Mikrowellenübertragung dieser Resonatorbauelemente zu tun, um die Extraktion der pr ermöglichenoperties der supraleitenden Leitungen und dielektrischen Substrat (zB interne Qualitätsfaktoren, Verlust und kinetische Induktivität Fraktionen), die für Gerätedesign und Leistung wichtig sind.
Einleitung
Advances in astrophysikalischen Instrumentierungs wurden kürzlich supraleitende Mikrowellenresonatoren für die Detektion von Infrarotlicht eingeführt . 1 - 4 Ein supraleitenden Resonator für Infrarotstrahlung Energie E reagieren = hv> 2Δ (wobei h die Plancksche Konstante, v ist die Strahlungsfrequenz und Δ ist die supraleitende Energielücke). Wenn der Resonator auf eine Temperatur deutlich unter dem Supraleiter kritische Temperatur abgekühlt wird, bricht diese einfallende Strahlung Cooper-Paare in dem Resonator Volumen und erzeugt Quasiteilchen-Anregungen. Die Erhöhung der Dichte der Quasiteilchen A....
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Protokoll
1. Micros Leitungsresonator Fabrication 14 (Figur 3)
- Reinigen eines Silizium-auf-Isolator (SOI) -Wafer, der einen 0,45 um dicken Siliziumvorrichtungsschicht aufweist, mit frisch gemischten H 2 SO 4: H 2 O 2 (3: 1) für 10 min. Dann spülen Sie den Wafer in entsalztem Wasser 10 Minuten lang und mit einem trockenen Stickstoffpistole. Unmittelbar vor der Wafer in H , um anschließend die Verarbeitung, tauchen 2 O: HF (10: 1) für 10 Sekunden und spülen Sie in VE - Wasser für 5 min.
- Fertigen Sie ein Lift-Off - Maske, die aus einem Germanium besteht (Ge) / Positiv - Photoresist wie S-1811. ....
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Ergebnisse
Die Reaktion einer Halbwelle Mo 2 N Resonator (5) auf einem dielektrischen 0,45-um - Einkristall-Silizium hergestellt wurde mit dieser Methode bestätigt. In diesem Fall Kopplung mit einer Nb koplanaren Wellenleiter (CPW) Speiseleitung zum Auslesen über eine kapazitive Kopplung durch ein Sputtern abgelagerten SiO 2 dielektrische erreicht wird, in der "H" -förmigen Bereich an einem der offenen Enden des Resonators (siehe Protokoll Abschnitt .......
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Diskussion
Der Single-Flip Herstellungsverfahren stellt ein Mittel zur Realisierung von supraleitenden Resonatoren auf beiden Seiten einer dünnen 0,45-um-Einkristall-Si-Substrat. Man kann motiviert werden , um eine einkristalline Si-Dielektrikum zu verwenden , weil es mehr als eine Größenordnung geringeren Verlust als abgeschieden Dielektrika (wie Si 3 N 4) mit Dielektrizitätsverlusten im 4,0-6,5-GHz - Bereich hat <1 x 10 - 5 23,24 . Die Fähigkeit, Muster kennzeichnet auf beiden Seite.......
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Offenlegungen
Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessen haben.
Danksagungen
Die Autoren erkennen an finanzieller Unterstützung der National Aeronautics and Space Administration (NASA) 's ROSES und APRA-Programme. GC erkennt auch die Universities Space Research Association für seine Ernennung bei der NASA zu verwalten.
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Protocol Abschnitt 1 | |||
| Microposit S-1811 Fotolack | Shipley | ||
| BCB | Dow | 3022-35 | |
| SOI-Wafer | SOITec | Hergestellt mit SmartCutTM Prozess | |
| Mo | Kamis | 99,99% | |
| Nb | Kamis | 99,95% ( ausgenommen Ta) | |
| E-6 Metal Etch w/AES | Fujifilm | CPG | |
| Grade Aceton | JT Baker | 9005-05 | CMOS Grade |
| HF dip (1:10) | JT Baker | 5397-03 | |
| PMMA | Microchem | 950 PMMA A2 | |
| Protocol Section 2 | |||
| GE 7031 | General Electric | Tieftemperatur-Klebstoff | |
| Protokoll Abschnitte 3-4 | |||
| Kryo-Mikrowellenverstärker | MITEQ | AF S3-02000400-08-CR-4 | 2-4 GHz, Verstärkung ~30 dB |
| NbTi Halbstarre SMA-Kabel | Koax. Co. | SC-086/50-NbTi-NbTi | |
| Zirkulator | PamTech | CTD1229K | Rückflussdämpfung > -20 dB von 2-4 GHz |
| HF-Dämpfungsglied | Weinschel | Model-4M | 7 dB Dämpfung |
| Flexible SMA-Kabel | Teledyne-Storm | R94-240 | ACCU-TEST |
| Vektor Netzwerkanalysator | Agilent | N5242A PNA-X | |
| Flüssigkeit He-4 Kryogen | Praxair | ||
| Flüssigkeit N2 Kryogen | Praxair |
Referenzen
- Monfardini, A., et al. The Néel IRAM KID Arrays (NIKA). J. Low Temp. Phys. 167 (5-6), 834-839 (2012).
- Schlaerth, J. A., et al. The Status of Music: A Multicolor Sub/millimeter MKID Instrument. J. Low Temp. Phys. 167 (3-4), 347-353 (2012).
- Swe....
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Nachdrucke und Genehmigungen
