Supercondutores ressonadores de microondas são de interesse para a detecção de, aplicações de computação quântica leves e caracterização de materiais. Este trabalho apresenta um procedimento detalhado para a fabricação e caracterização de parâmetros ressonador supercondutor de espalhamento de microondas.
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Artigo de método
Fabricação e caracterização de supercondutores Resonators
Neste artigo
Resumo
Resumo
Supercondutores ressonadores de microondas são de interesse para uma larga gama de aplicações, incluindo para a sua utilização como detectores de microondas cinética de indução (MKIDs) para a detecção de assinaturas astrofísicas leves, bem como para aplicações de computação quântica e caracterização de materiais. Neste trabalho, os procedimentos são apresentados para a fabricação e caracterização de thin-film ressonadores supercondutores de microondas. A metodologia de fabricação permite a realização de supercondutores ressonadores de linha de transmissão com características de ambos os lados de um dielétrico único cristal de silício atomicamente lisa. Este trabalho descreve o procedimento para a instalação de dispositivos de ressonador em um testbed microondas criogênico e de arrefecimento abaixo da temperatura de transição supercondutora. O set-up do testbed microondas criogênico permite fazer medidas cuidadosas da transmissão de microondas complexo destes dispositivos ressonador, permitindo a extração do properties das linhas supercondutoras e substrato dielétrico (por exemplo, fatores internos de qualidade, perda e frações de indutância cinética), que são importantes para o projeto de dispositivos e desempenho.
Introdução
Os avanços na instrumentação astrophysical introduziram recentemente ressonadores de microondas supercondutores para a detecção de luz infravermelha 1 -. 4 Um supercondutor ressonador irá responder à radiação infravermelha de energia E = hv> 2Δ (em que h é a constante de Planck, v é a frequência de radiação e Δ é a energia gap supercondutor). Quando o ressonador é arrefecida para uma temperatura bem abaixo da temperatura crítica supercondutor, esta radiação incidente quebra pares de Cooper no volume ressonador e gera excitações quasiparticle. O aumento na densidade das excitações quasiparticle muda ....
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Protocolo
1. Microstrip Linha ressonador Fabrication 14 (Figura 3)
- Limpar uma bolacha de silício sobre isolante (SOI), que tem uma camada do dispositivo de silício de 0,45 um de espessura, com H acabado de misturar 2 SO 4: H 2 O 2 (3: 1) durante 10 min. Em seguida, lavar o wafer em água deionizada por 10 minutos e seque com uma arma de azoto. Imediatamente antes do processamento, posteriormente, mergulhar a bolacha em H 2 O: HF (10: 1) durante 10 seg e de enxaguar em água desionizada, durante 5 min.
- Fabricar uma máscara de lift-off, que consiste de um germânio (Ge) / fotorresistente positivo....
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Resultados
A resposta de uma meia-onda Mo ressonador N 2 (Figura 5) fabricado em um dielétrico de silício de cristal único de 0,45 uM foi validado com esta metodologia. Neste exemplo, o acoplamento a uma guia de onda Nb complanar (CPW) linha de alimentação para leitura para fora é conseguido através de acoplamento capacitivo através de uma SiO2 dieléctrico depositado por borrifamento, no "H" região em forma de uma das extremidades abertas do ressonad.......
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Discussão
O processo de fabricação-flip única fornece um meio para a realização de ressonadores supercondutores em ambos os lados de uma 0,45 mm substrato fina Si monocristalino. Uma pode ser motivado a usar um único cristal de Si dieléctrico porque tem mais do que uma ordem de grandeza menor do que a perda de dieléctricos depositados (tais como Si 3 N 4) com tangentes perda na gama de 4,0-6,5 GHz <1 x 10 - 5. 23-24 a capacidade de padrão apresenta em ambos os lados deste substrato p.......
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Divulgações
Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.
Agradecimentos
Os autores reconhecem apoio financeiro das rosas e dos programas APRA Aeronautics and Space Administration (NASA) 's. GC também reconhece a Universidades Espaço Research Association para administrar sua nomeação na NASA.
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Materiais
Protocolo Seção 2< / strong >
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Protocolo Seção 1 | |||
| Microposit S-1811 Fotorresistente | Shipley | ||
| BCB | Dow | 3022-35 | |
| SOI wafers | SOITec | Fabricados com processo SmartCutTM | |
| Mo | Kamis | 99,99% | |
| Nb | Kamis | 99,95% ( exclui Ta) | |
| E-6 gravura em pó metálico com AES | Fujifilm | CPG Grau | |
| Acetona | JT Baker | 9005-05 | CMOS Grau |
| HF dip (1:10) | JT Baker | 5397-03 | |
| PMMA | Microchem | 950 PMMA A2 | |
| GE 7031 | General Electric | Adesivo de baixa temperatura | |
| Protocolo Seções 3-4Amplificador de Microondas Criogênico MITEQ AF S3-02000400-08-CR-4 2-4 GHz, ganho ~30 | |||
| dB | |||
| NbTi Cabos SMA semi-rígidos | Coax. Co. | SC-086/50-NbTi-NbTi | |
| Circulador | PamTech | CTD1229K | perda de retorno > -20 dB de 2-4 GHz |
| atenuador de RF | Weinschel | Model-4M | 7 dB atenuação |
| Cabos SMA flexíveis | Teledyne-Storm | R94-240 | ACCU-TEST |
| Analisador de rede vetorial | Agilent | N5242A PNA-X | |
| Líquido He-4 criogênio | Praxair | ||
| Líquido N2 criogénio | Praxair | ||
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
