Nadprzewodzące rezonatory mikrofalowe są interesujące dla wykrywania światła, zastosowań obliczeń kwantowych i charakteryzacji materiałów. W pracy przedstawiono szczegółową procedurę wytwarzania i charakterystyki parametrów rozpraszania nadprzewodzącego rezonatora mikrofalowego.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Wytwarzanie i charakterystyka rezonatorów nadprzewodzących
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Nadprzewodzące rezonatory mikrofalowe są interesujące dla szerokiego zakresu zastosowań, w tym do ich wykorzystania jako mikrofalowe detektory indukcyjności kinetycznej (MKID) do wykrywania słabych sygnatur astrofizycznych, a także do zastosowań w obliczeniach kwantowych i charakteryzacji materiałów. W artykule przedstawiono procedury wytwarzania i charakterystyki cienkowarstwowych nadprzewodzących rezonatorów mikrofalowych. Metodologia wytwarzania pozwala na realizację nadprzewodzących rezonatorów linii transmisyjnych o cechach po obu stronach atomowo gładkiego monokryształu dielektryka krzemowego. W pracy opisano procedurę instalacji rezonatorów w kriogenicznym mikrofalowym stanowisku testowym oraz schładzania poniżej temperatury przejścia nadprzewodzącego. Konfiguracja kriogenicznego stanowiska do badań mikrofalowych pozwala na dokładne pomiary złożonej transmisji mikrofalowej tych rezonatorów, umożliwiając ekstrakcję właściwości linii nadprzewodzących i podłoża dielektrycznego (np. wewnętrzne czynniki jakości, straty i frakcje indukcyjności kinetycznej), które są ważne dla konstrukcji i wydajności urządzenia.
Wprowadzenie
Postępy w instrumentach astrofizycznych wprowadziły ostatnio nadprzewodzące rezonatory mikrofalowe do wykrywania światła podczerwonego. 1-4 Rezonator nadprzewodzący będzie reagował na promieniowanie podczerwone o energii E = hv > 2Δ (gdzie h to stała Plancka, v to częstotliwość promieniowania, a Δ to energia przerwy nadprzewodzącej). Kiedy rezonator jest schładzany do temperatury znacznie niższej od temperatury krytycznej nadprzewodnika, to padające promieniowanie rozbija pary Coopera w objętości rezonatora i generuje wzbudzenia kwazicząstek. Wzrost gęstości wzbudzeń kwazicząstek zmienia indukcyjnoś....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
1. Produkcja rezonatora liniowego mikropaskowego14 (Rysunek 3)
- Wyczyść płytkę krzemowo-izolacyjną (SOI), która ma warstwę krzemu o grubości 0,45 μm, świeżo zmieszanym H2SO4:H2O2 (3:1) przez 10 minut. Następnie płucz wafel w wodzie dejonizowanej przez 10 minut i osusz pistoletem do azotu. Bezpośrednio przed dalszą obróbką zanurz wafel wH2O:HF (10:1) na 10 sekund i płucz w wodzie dejonizowanej przez 5 minut.
- Wykonaj maskę do podnoszenia, która składa się z germanu (Ge)/dodatniego fotorezystu, takiego jak S-1811. 15
- Powlekaj płytkę rozcieńczoną dodatnią dwuwarst....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Odpowiedź rezonatora Mo2N półfalowego (Rysunek 5), wykonanego na dielektryku z monokryształu krzemu o grubości 0,45 µm, została zweryfikowana za pomocą tej metodologii. W tym przypadku sprzężenie z linią zasilającą w postaci koplanarnego falowodu (CPW) z Nb w celu odczytu uzyskano poprzez sprzężenie pojemnościowe przez naniesiony metodą rozpylania dielektryk SiO2, w obszarze w kształcie litery „H” na jednym z otwartych końców rezonatora (patrz sekcja.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Proces wytwarzania typu single-flip zapewnia środki do realizacji nadprzewodzących rezonatorów po obu stronach cienkiego podłoża monokryształu Si o grubości 0,45 μm. Do użycia monokryształowego dielektryka Si można zmotywować fakt, że ma on o ponad rząd wielkości mniejsze straty niż zdeponowane dielektryki (takie jak Si3N4) ze stycznymi strat w zakresie 4,0-6,5 GHz < 1 x 10-5. 23-24 Możliwość modelowania cech po obu stronach tego podłoża pozwala na zastosowanie konstrukcji rez.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
Podziękowania
Autorzy dziękują za wsparcie finansowe z programów ROSES i APRA Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA). GC dziękuje również Uniwersyteckiemu Stowarzyszeniu Badań Kosmicznych za zarządzanie jego nominacją w NASA.
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Protocol Section 1 | |||
| Microposit S-1811 Photoresist | Shipley | ||
| BCB | Dow | 3022-35 | |
| SOI Wafle | SOITec | Wyprodukowane w procesie SmartCutTM | |
| Mo | Kamis | 99,99% | |
| Nb | Kamis | 99,95% ( nie obejmuje Ta) | |
| E-6 wytrawianie metalu z AES | Fujifilm | CPG Grade | |
| Aceton | JT Baker | 9005-05 | CMOS Grade |
| HF dip (1:10) | JT Baker | 5397-03 | |
| PMMA | Microchem | 950 PMMA A2 | |
| Sekcja protokołu 2 | |||
| GE 7031 | General Electric | Klej niskotemperaturowy | |
| Sekcje protokołu 3-4Wzmacniacz mikrofalowy kriogeniczny MITEQ AF S3-02000400-08-CR-4 2-4 GHz, zysk ~30 | |||
| dB | |||
| NbTi Półsztywne SMA | Koncentryczne Co. | SC-086/50-NbTi-NbTi | |
| Cyrkulator | PamTech | CTD1229K | tłumienie odbicia > -20 dB od |
| tłumika RF | 2-4 GHz Weinschel | Model-4M | Tłumienie 7 dB |
| Elastyczne SMA | Teledyne-Storm | R94-240 | ACCU-TEST |
| Wektorowy analizator sieci | Agilent | N5242A PNA-X | |
| Ciecz He-4 kriogeniczna | Praxair | ||
| Ciecz kriogeniczna 2 | Praxair | ||
Bibliografia
- 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....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
