Summary
Сверхпроводящие СВЧ резонаторы представляют интерес для обнаружения света, квантовые вычислительные приложения и характеристик материалов. Эта работа представляет собой подробный порядок изготовления и определения характеристик параметров резонатора рассеяния сверхпроводящего СВЧ.
Abstract
Сверхпроводящие СВЧ резонаторы представляют интерес для широкого круга приложений, в том числе для их использования в качестве СВЧ-кинетическая индуктивность детекторов (MKIDs) для обнаружения слабых астрофизических подписей, а также для квантовых вычислительных приложений и характеристик материалов. В данной статье процедуры представлены для изготовления и определения характеристик тонкопленочных сверхпроводящего СВЧ-резонаторов. Методика изготовления позволяет для реализации сверхпроводящих резонаторов линии передачи с функциями по обе стороны атомарно гладкой монокристаллического кремния диэлектрика. Эта работа описывает процедуру установки резонаторных устройств в криогенной СВЧ и для тестового стенда остывания ниже температуры сверхпроводящего перехода. Установка криогенного СВЧ тестового стенда позволяет сделать тщательные измерения комплексной микроволновой передачи этих резонаторных устройств, что позволяет извлечение прСВОЙСТВА из сверхпроводящих линий и диэлектрической подложки (например, внутренние факторы качества, потери и кинетической индуктивности фракций), которые имеют важное значение для разработки устройств и производительности.
Introduction
Прогресс в области астрофизических приборов недавно ввели сверхпроводящие СВЧ - резонаторы для обнаружения инфракрасного света 1 -. 4 Сверхпроводящий резонатор реагирует на инфракрасное излучение с энергией Е = Нч> 2Δ (где Н постоянная Планка, V частота излучения и Δ является энергетическая щель сверхпроводящий). Когда резонатор охлаждают до температуры значительно ниже критической температуры сверхпроводник, это падающее излучение разрушает куперовских пар в объеме резонатора и генерирует квазичастичные возбуждения. Увеличение плотности квази- частичных возбуждений изменяет кинетическую индуктивность, и, таким образом, комплексное поверхностное сопротивление сверхпроводника. Этот оптический отклик наблюдается как сдвиг в резонансной частоте к более низкой частоте и снижение добротности резонатора. В канонической схеме считыванием для микроволновой коровьимкрестики детектор индуктивности (MKID), резонатор соединен с СВЧ-фидера и один контролирует комплексную передачу данных через этот фидером на одной частоте СВЧ-сигнала на резонанс. При этом оптический отклик наблюдается как изменение как амплитуды , так и фазы передачи 5 (рисунок 1). Схемы мультиплексирования в частотной области способны считывать массивы тысяч резонаторами. 6-7
Для того, чтобы успешно разработать и осуществить приборы сверхпроводящего резонатора на основе свойства этих резонансных структур должны быть охарактеризована точно и эффективно. Например, прецизионные измерения свойств шума, показатели качества Q, резонансные частоты ( в том числе их температурной зависимости) и оптические свойства отклика сверхпроводящих резонаторов желательно в контексте физики устройства MKID, 8 квантовые вычисления, 9 и определения низко- т.еmperature свойств материалов. 10
Во всех этих случаях, измерение комплексных параметров рассеяния передачи цепи в желателен. Эта работа концентрируется на определении комплексного коэффициента передачи резонатора, S 21, амплитуда и фаза может быть измерена с помощью векторного анализатора сети (ВНА). В идеале, ВНА плоскость отсчета (или тестовый порт) будет подключен непосредственно к испытуемому устройству (ИУ), но криогенная установка обычно требует использования дополнительных линий электропередачи структур для реализации тепловой разрыв между РТ (~ 300 К) и холодный этап (~ 0,3 К в этой работе, см рис Юр 2). Дополнительные компоненты, такие как микроволновые направленных ответвителей, циркуляторы, изоляторы, усилители, аттенюаторы и связанных с ними соединительных кабелей могут быть необходимы для надлежащего подготовки, возбуждают, считывать и смещения устройства интереса.Фазовые скорости и размеры этих компонентов изменяется при понижении температуры от комнатной до криогенных температур, и, следовательно, они влияют на наблюдаемый отклик на калибровочном устройстве плоскости. Эти промежуточные компоненты , расположенные между прибором и влиянием устройства калибровки плоскости комплексного коэффициента усиления и должны быть надлежащим образом учтены в интерпретации измеренного ответа. 11
Теоретически, схема необходима, которая устанавливает измерения базовой плоскости, идентичной той, используемой в процессе калибровки, в ИУ. Для достижения этой цели, можно было бы измерить стандарты калибровки на нескольких прохладных переносов; Однако, это ставит ограничения на стабильность ВНА и воспроизводимости криогенной инструмента, которые трудно достичь. Для смягчения этих проблем можно было бы разместить необходимые стандарты в охлажденном тестовой среде и переключаться между ними. Это, например, аналогично тому, что находится в СВЧ-зондовых станций, Где образец и калибровки стандарты охлаждают до 4 К непрерывным потоком жидкости гелия или систему замкнутого цикла охлаждения. 12 Этот метод был продемонстрирован при температурах к югу от Кельвина , но требует с низким энергопотреблением, высокой производительности СВЧ - переключатель в тест группа интересов. 13
Процедура калибровки на месте Поэтому желательно на долю которого приходится инструментальной реакции передачи между опорной плоскостью ВНА и калибровочного устройства плоскости (рис Юр 2) и которая преодолевает ограничения методов , описанных выше. Этот криогенный метод калибровки, представлены и подробно обсуждаются в Катальдо и др. 11, позволяет охарактеризовать несколько резонаторы в диапазоне частот шириной по сравнению с шириной резонатора линии и расстоянием между ними резонатора с точностью ~ 1%. В данной статье основное внимание будет уделено деталям изготовления образца и прептовка процессы, экспериментальные испытательной установки и измерительных процедур , используемых для характеристики сверхпроводящего СВЧ - резонаторы с плоскими линейными геометрий. 11
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. МПЛ Резонатор 14 Изготовление (Рисунок 3)
- Очистить кремний-на-изоляторе (SOI) пластины, которая имеет 0,45 мкм толстый слой с устройства кремния, со свежеприготовленной смесью H 2 SO 4: H 2 O 2 (3: 1) в течение 10 мин. Затем промыть пластины в деионизированной воде в течение 10 мин и сухой с ружьем азота. Непосредственно перед последующей обработки, погрузить пластины в H 2 O: HF (10: 1) в течение 10 секунд и промыть в деионизированной воде в течение 5 мин.
- Изготовить маску Отрыв от земли, которая состоит из германия (Ge) / позитивного фоторезиста , таких как S-1811. 15
- Спин-пальто пластина с разреженной положительной фоторезиста бислой (2 части тоньше-P: 1 часть позитивного фоторезиста) при 4000 оборотов в минуту в течение 30 секунд, а затем депозитного электронно-лучевого Ge.
- Образец Ge с использованием фотолитографии сначала применяя гексаметилдисилазана (HMDS) на пластине в течение 1 мин, а затем отвинтить его избыток при 3000 оборотах в минуту в течение 30 сек.
- Спип на разбавить позитивного фоторезиста (2 части тоньше P: 1 часть позитивного фоторезиста) при 2000 оборотах в минуту в течение 30 сек и испечь его на горячей плите в течение 1 мин при 110 ° С. Используйте маску выравнивателя подвергать фоторезиста и распылить развиваться сопротивляться раствором гидроксида на основе тетраметиламмония.
- Реактивный-ионная протравить Ge с SF 6 / O 2 плазмы при 70 W. Ash , лежащей в основе фоторезиста с O 2 плазмы для достижения подрезать фоторезиста.
- DC-магнетронного распылени месторождение ниобий (Nb) заземлени с 3,7 мТл аргона (Ar) при 500 Вт и поднимите ее, помещая пластины внутри химический стакан ацетона заполненный в течение 4 ч.
- Спин-пальто bisbenzocyclobutene (БКБ) при 4000 оборотах в минуту в течение 30 с на поверхности Nb-покрытием пластины SOI и на одну поверхность другой кремниевой пластины. Скрепить две поверхности BCB покрытием вместе с 3 бар давлением при 200 ° С.
- Вручную флип стек пластины с ног на голову, чтобы начать обработку тыльную КНИ пластины.
- Протравите кремния ручки пластины механическим притирки с использованием Al 2 O 3, суспензии с последующим глубоким реактивного ионного травления с использованием процесса Bosch 16 Протравите похоронен SiO 2 слоя с H 2 O:. HF (10: 1) в течение 20 мин.
- Депозит нитрида молибдена (Mo 2 N) с помощью магнетронного реактивного распыления при 700 Вт и 3,3 мТл (Ar: N 2 парциального давления = 7: 1). Узор резонаторы центрифугированием при 2000 оборотов в минуту в течение 30 сек и выпечке ее при 180 ° С в течение 2 мин с последующим формованием разбавить позитивного фоторезиста (2 части тоньше-P: 1 часть позитивного фоторезиста) при 2000 оборотах в минуту в течение 30 сек. Разработка фоторезиста в растворе гидроксида на основе тетраметиламмония и золы в реактивном ионном офортиста. Травление Mo 2 N раствором фосфорной кислоты на основе.
- Изготовить подъемную-офф маску, состоящую из двухслойных Ge / ПММА пр дением на полиметилметакрилат (ПММА) при 5000 оборотах в минуту в течение 30 сек и выпечке ее при 180 ° С в течение 2 мин с последующим электронно-лучевой DEPosition Се. Sputter депозитных-Nb линий электропередачи и отрываться в ацетоне (обратитесь к шагу 1.2, за исключением, что положительный фоторезист замещен ПММА).
- В некоторых вариантах осуществления радиочастотной (РЧ) разбрызгивание для хранения SiO 2, рисунок она пр дением с позитивным фоторезистом и травление в растворе на основе плавиковой кислот. Затем снимите с распылением осажденного Nb тонкую пленку, используя германий / позитивную маску фоторезиста Liftoff, как описано в шаге 1.2.
2. Процедура для установки СВЧ резонатором монетой в тестовом пакете
- Конструкция и машина тест пакет, состоящий из золота (Au) -покрытие меди полости (с основанием и крышкой), которая соответствует размеры чипа резонатора фидер ввода и вывода местоположения. ПРИМЕЧАНИЕ: Размер полости корпуса должен быть указан для поддержки операции одномодового с минимальным наводкам по зоне интереса.
- Конструкция и изготовить управляемый СВЧ сопротивление вентилятора-НУдоска 17 т для маршрутизации сигналов между чипом и разъемами Sub-миниатюрная версия A (SMA).
- Вставьте разъемы SMA во входной и выходной тестового пакета так, что центральный проводник штырь выровнен по соответствующему веера из доски контактной площадки. Нанесите припой маску для защиты от короткого замыкания, а также применять припой в области центрального проводника штифта. Поместите пакет на горячей плите и тепла до 200 ° С в течение ~ 5 мин, чтобы расплавить припой. Дайте остыть и затем снимите маску припоя.
- Установите чип резонатора в качестве Au-меди с покрытием полости упаковки таким образом, что на чипе вывода фидер и входные колодки близки и приведены в соответствие с соответствующим веера из платы копланарный волновод (CPW) линий. Закрепите чип с медными зажимами, которые находятся в контакте с краями углов чипа.
- Поместите сверхпроводящие провода связи Al между вентилятором из доски и на-чипе контактных площадок. Поместите максимальное число (~ 4 в случае, представленном здесь - см
- После того, как проводная связи, с помощью мультиметра проверить сопротивление по постоянному току между центром штифтами входных и выходных разъемов, а также между центральным штырем и землей, чтобы подтвердить, есть электрическое соединение через два центральных штифтов и открытое соединение между центром линия и земля.
3. Процедура для установки СВЧ резонаторе в криогенной Гелий-3 СВЧ Testbed
- Собрать испытательный стенд , как в конфигурации , показанной на фиг.2, в котором серия кабелей SMA проложены от РТ до 0,3-К холодной стадии , на которой будет установлен прибор.
- Установить медь (Cu) и сверхпроводящий ниобий-титановые кабели (NbTi) , как показано на рисунке 2 , чтобы обеспечить низкие потери СВЧ и, вслучай кабелей NbTi, низкой теплопроводностью. Используйте кабели NbTi в качестве теплового разрыва между 2-K и 0,3-K стадий.
- Установите усилитель криогенная с высокой подвижностью электронов транзисторов (HEMT) на стадии 2-K на выходной линии для малошумящего усиления в полосе резонатора устройства и установить циркуляционный.
- Вставьте криогенную циркулятор на выходной линии на входе этого усилителя.
- Установите упакованного резонатора устройства на кронштейне болтами к холодной стадии 0.3-K.
- Подключение микроволновую аттенюатор на входной стороне пакета, чтобы обеспечить для согласованного прекращения и подключить соответствующие кабели SMA для этого аттенюатора ввода и вывода пакета. Убедитесь в том, что эти контролируемые окончаний импеданса хорошо подобраны и как можно ближе к испытуемому устройству , насколько это возможно - они определяют "калибровки устройства плоскость" (рисунок 2).
- Закройте криостата. Следуйте стандартной процедуре для охлаждения устройстваs до 0,3 К.
4. Процедура СВЧ резонатора Измерения
- Установите ВНА для сканирования по широкой полосе частот (10 МГц - 8 ГГц, для устройства рассматриваемого здесь) на расчетных частот устройства испытуемый. Отрегулируйте уровни мощности на ВНА до приемлемых уровней для тестируемого устройства (~ -30 дБм, для устройства рассматриваемого здесь).
Примечание: Убедитесь, что входной ВЧ уровень мощности достаточно низка, чтобы не превышать критического тока сверхпроводящего СВЧ резонатора и сверхпроводящего фидера. Убедитесь в том, что уровень мощности достаточно высок, чтобы обеспечить адекватное отношение сигнала к шуму. - Калибруйте гибкие ВЧ кабели следуя стандартной процедуре Short-Open-Load-Thru (Solt), следуя инструкциям программного обеспечения ВНА найти в руководстве по ВНА. Вставить в закорочены, открыт, прекращается и через стандарты на выходе каждого из гибких кабелей, по какому маршруту из векторного анализатора цепей и который позже будет подключен к входукриостата для измерений. Эта калибровка определяет «инструмент опорной плоскости" (например, см рисунок 2).
- После этой калибровки Solt, проверки точности калибровки, подтвердив , что передача, S 21, с через линии , подключенной измеряется с ВНА, имеет низкие остаточные ошибки (то есть, ответ на ~ уровне 0 дБ и S 11 и S 22 являются низкими, например, ≤ -50 дБ).
- Подключение гибких кабелей к входным и выходным линиям криостата.
- Включите криогенной СВЧ-усилителя, применяя требуемое напряжение смещения постоянного тока, как указано в документации, предоставленных компанией для СВЧ-усилителя.
- Во- первых, завершить широкополосную сканирование ВНА (10 МГц - 8 ГГц, для устройства рассматриваемого здесь) , чтобы наблюдать за исходную структуру S 21 и искать любого острого высокого Q </ EM> структуры, указывающие на СВЧ-резонаторов.
- Затем, сузить диапазон частот (до ~ 2 - 4 ГГц, для устройства рассматриваемого здесь) и регулировать количество точек данных (~ 30000 для устройства рассматриваемого здесь) от ВНА для сканирования по полосы резонатора. Используйте полосу частот достаточно широкой , чтобы обеспечить достаточный базовый срок для последующего припадков к этой базовой линии для проведения калибровки на месте (см обсуждение в введении).
Примечание: В зависимости от уровня шума, увеличить количество средних, или уменьшить ширину полосы ПЧ, чтобы улучшить отношение сигнал-шум. - Сохраните эти данные сканирования ВНА комплексных данных передачи в файл для последующей калибровки измерения на месте, а также анализа и извлечения качественных факторов и резонансных частот. 11
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Реакция полуволнового Mo 2 N резонатора (рис 5) , изготовленную на 0,45 мкм монокристаллического кремния диэлектрика в была подтверждена с этой методологией. В этом случае муфта к Nb копланарный волновод (КПВ) фидер для считывания достигается посредством емкостной связи через распыл осажденный SiO 2 диэлектрика, в "H" -образные область на одной из открытых концов резонатора (см раздел 1.6 Протокол). В других случаях, емкостная связь с Фидерные линии было достигнуто путем удаления областей в плоскости земли Nb. Резонатор показано на рисунке 5 , показывает , что технология изготовления позволяет представлены для микроскопического сверхпроводящем схемы на обеих сторонах слоя монокристаллического кремния ультратонкой быть реализован без придания шероховатости поверхности подложки. Эти резонаторы представляют собой наиболее важный компонент в MKID и этот метод позволяет хорошо контролироватьих целостность.
Криогенная подход измерения описан был применен к устройству с семью Mo 2 N резонаторами , соединенными с одной СВЧ - фидера. На рисунке 6, величина измеренного коэффициента пропускания, S 21, из этого устройства в опорной плоскости ВНА в зависимости от частоты показана. Здесь, связь СВЧ мощности в резонаторах на каждом из своих резонансных частотах, и, таким образом, падение в величине передачи, можно увидеть. Взаимное взаимодействие резонаторами, а также их взаимодействие с континуума, может привести к Fano спектральной реакции 18 - 22 . Этот эффект может также наблюдать экспериментально как взаимодействие между резонаторами с относительно широкой Фабри-Перо резонансы в результате стоячих волн в системе. Такие отражения производят доминирующую спектральный ход в obserвед инструмент Исходные условия для тестовой конфигурации, описанной здесь. Данные , полученные с помощью этой методики можно проанализировать следующие метода калибровки на месте для устранения влияния этих взаимодействий и извлечь подробную резонатор и электромагнитных параметров , представляющих интерес.
Рисунок 1. Спектральный отклик резонатора. Черная линия показывает амплитуду пропускания резонатора в темноте с резонансом на частоте F 0. Увеличение плотности квазичастиц вызывает резонанс при F 0 , чтобы перейти к более низкой частоте, F 0 -δ F, при одновременном изменении амплитуды сигнала (пунктирная линия). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы увидеть увеличенную версиюэтой фигуры.
Рисунок 2. Схема экспериментальной установки. Устройство под тест состоит из нескольких Mo 2 N резонаторами , соединенными с микроволновой Nb фидером через конденсаторов связи, C C. Резонаторы ступенькой импеданса реализуются с низким и высоким импедансом линий микрополосковых. 11 Он предназначен для миниатюризации резонатора и увеличить его гармонические резонансные частоты от ее основной резонансной частоты. Реакция передачи через фидера измеряется с помощью ВНА, подключенного к тестируемому устройству через кабели и другие компоненты. Измененный Катальдо и др. 11 Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
: Keep-together.within-страницу = "1"> 
Рисунок 3. Микрополосковые потока изготовления резонатора. Эта схема иллюстрирует процесс изготовления суммированы в Протоколе 1. Этот процесс обеспечивает средство изготовить сверхпроводящий схему с обеих сторон ультратонким монокристаллического кремния диэлектрического слоя. Модифицированный из Patel и др. 14 Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 4. Микрофотография одного конца чипа резонатора , установленного в корпусе. Al соединения проводов скрепление между CPW Nb фидера на кристалле и вентилируемой из платы вне кристалла можно увидеть.4large.jpg "целевых =" _blank "> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
На рисунке 5. Микрофотография Mo 2 N микрополосковых СВЧ резонатора , соединенного с фидером Nb для считывания. Н-образный соединительный участок с фидерной линией CPW расположен в верхней части фигуры , и расположен на верхней части оксидного слоя. Y-образную конструкцию, расположенный в нижней части рисунка используется для соединения некоторых резонаторы на других устройствах, на пластине к линии передачи микрополосковой. Более подробная информация о конструкции резонатора можно найти в Катальдо и др. , 11 и Patel и др. 14 Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 6. Передача измеренных, S 21, в зависимости от частоты (только амплитуда) , показывающая 7 Mo 2 N резонаторы , соединенные с одной СВЧ - фидера. Эти данные были взяты в криогенном стенде в 0,3 К , используя ВНА. Пожалуйста , нажмите сюда , чтобы просмотреть большую версию этой фигуры.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Процесс изготовления одного флип обеспечивает средство для реализации сверхпроводящие резонаторы с обеих сторон тонкого 0,45 мкм монокристаллической кремниевой подложке. Один может быть мотивирован , чтобы использовать монокристаллический Si диэлектрик , поскольку он имеет более чем на порядок меньше потерь , чем депонированных диэлектриков (например, Si 3 N 4) с потерей касательных в диапазоне 4,0-6,5 ГГц <1 х 10 - 5. 23-24 способность рисунка особенности с обеих сторон этого субстрата позволяет использовать конструкцию microstripline резонатор, который обеспечивает хорошую устойчивость к паразитный свет и низкий резонатор-к-резонаторе перекрестных помех. Отрыв методика описана позволяет целостность поверхности Si необходимо поддерживать, так как ни огрубление его поверхности не происходит при переносе изображения сверхпроводящего Nb тонкой пленки. 15 Этот процесс изготовления может быть использован для различных структур , имеющих архитектуру сверхпроводящий microstripline и ожидается FUTЮр приложения включают в себя использование его для дальнего инфракрасного спектрометров. 25 Его основное ограничение заключается в том , что БКБ используется для приклеивания подложек устанавливает верхний предел на температуру переработки (~ 250 ° C).
Криогенные измерения комплексной передачи этих резонаторных устройств, как описано в разделе протокола, позволяют извлекать ключевые параметры материалов для сверхпроводящих и диэлектрической подложки материалов и / или контролировать их реакцию на дальнем инфракрасном свете. Тем не менее, калибровка и подготовка испытательной установки имеет решающее значение для способности делать точные экстракцию этих параметров материала. Стандартная методика калибровки Solt использовалась для калибровки передачи через гибкий кабель SMA с ВНА на вход криостата. Наличие ВЧ-аттенюатора на входе устройства и циркуляционный на выходе устройства необходимы для обеспечения совпавшие окончаний. калибровка после измерения может быть Каррие изд, следуя методике калибровки на месте , описанной в Катальдо и др. 11 Эта процедура калибровки на месте перемещает опорную плоскость к устройству ввода и вывода (помечен как "устройства калибровки плоскости" на рис. 2). Следует отметить, что на шаге 6 раздела Протокола 4, оптимальный спектральный диапазон и количество точек данных, должны быть записаны, которые обеспечивают как адекватную выборку узких резонаторных структур, но и размах, который выходит за рамки резонаторами для того, чтобы базовый уровень для быть удалены правильно. Далеко от резонаторами, базовая линия становится достаточно развязаны достичь несмещенной калибровки амплитуды, тем самым уменьшая ошибки в параметрах, полученных из наблюдаемой реакции.
Для калибровки данных ВНА на месте, выполняются следующие шаги: 1) Установить комплексной базовой линии через аналитическую модель физически мотивировано исходных ответа; 2) Normalizaние реальной и мнимой частей трансмиссии, заставляя амплитуду передачи равным одному от резонаторами; 3) Коррекция вариаций усиления и перемещения опорной плоскости на ИУ путем деления из сложной базовой подгонки.
Детали этого шагов калибровки можно найти в гл. ХВ Каталдо и др. , 11 После того, как данные были откалиброваны, резонаторы могут быть смоделированы в одном из двух способов. В первом, феноменологическая модель , основанная на физически осуществимых рациональных функций позволяет извлечение центральных частот резонаторами 'и ширины с точностью до 1% без явного указания сети схемы (см. V в Катальдо и др. 11). Во - вторых, ABCD-матричное представление распределенной схемой линии передачи позволяет моделировать наблюдаемого ответа от характеристических импедансов, Z, и постоянных распространения, γ, сдетальное знание геометрии устройства (например, длина линии, л - см 2.). Самосогласованные ограничения для электромагнитных соотношений между диэлектрической проницаемости материала и проницаемости через Z и гамма применяются для извлечения параметров , таких как кинетическая индуктивность фракции резонаторами 'и эффективного индекса с точностью до 2% в сочетании с электромагнитными моделирования (см. VI из Катальдо и др. 11). Это позволяет изучать внутреннюю структуру цепи.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.
Acknowledgments
Авторы признают финансовую поддержку Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) 's РОЗ и программы APRA. GC также признает космической ассоциации исследовательских университетов для введения его назначение в НАСА.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Protocol Section 1 | |||
| Microposit S-1811 Photoresist | Shipley | ||
| BCB | Dow | 3022-35 | |
| SOI wafers | SOITec | Fabricated with SmartCutTM process | |
| Mo | Kamis | 99.99% | |
| Nb | Kamis | 99.95% (excludes Ta) | |
| E-6 metal etch w/AES | Fujifilm | CPG Grade | |
| Acetone | 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 | Low-temperature adhesive | |
| Protocol Sections 3-4 | |||
| Cryogenic Microwave Amplifier | MITEQ | AF S3-02000400-08-CR-4 | 2-4 GHz, gain ~30 dB |
| NbTi Semi-rigid SMA cables | Coax. Co. | SC-086/50-NbTi-NbTi | |
| Circulator | PamTech | CTD1229K | return loss > -20 dB from 2-4 GHz |
| RF attenuator | Weinschel | Model-4M | 7 dB attenuation |
| Flexible SMA cables | Teledyne-Storm | R94-240 | ACCU-TEST |
| Vector Network Analyzer | Agilent | N5242A PNA-X | |
| Liquid He-4 cryogen | Praxair | ||
| Liquid N2 cryogen | Praxair | ||
References
- 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).
- Swenson, L. J., et al. MAKO: a pathfinder instrument for on-sky demonstration of low-cost 350 micron imaging arrays. Proc. SPIE. 8452, 84520P (2012).
- Mazin, B. A., Bumble, B., Meeker, S. R., O'Brien, K., McHugh, S., Langman, E. A superconducting focal plane array for ultraviolet, optical, and near-infrared astrophysics. Opt. Express. 20 (2), 1503-1511 (2012).
- Mazin, B. A. Microwave Kinetic Inductance Detectors. , California Institute of Technology. Pasadena, California. (2005).
- McHugh, S., et al. A readout for large arrays of Microwave Kinetic Inductance Detectors. Rev. Sci. Instrum. 83 (4), 044702 (2012).
- Mazin, B. A., et al. ARCONS: A 2024 Pixel Optical through Near-IR Cryogenic Imaging Spectrophotometer. Publ. Astron. Soc. Pac. 123 (933), 1348-1361 (2013).
- Zmuidzinas, J. Superconducting Microresonators: Physics and Applications. Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 3, 169-214 (2012).
- Vijay, R., Slichter, D. H., Siddiqi, I. Observation of Quantum Jumps in a Superconducting. Artificial Atom. Phys. Rev. Lett. 106 (11), 110502 (2011).
- Krupka, J., Derzakowski, K., Tobar, M., Hartnett, J., Geyer, R. G. Complex permittivity of some ultralow loss dielectric crystals at cryogenic temperatures. Meas. Sci. Technology. 10 (5), 387-392 (1999).
- Cataldo, G., Wollack, E. J., Barrentine, E. M., Brown, A. D., Moseley, S. H., U-Yen, K. Analysis and calibration techniques for superconducting resonators. Rev. Sci. Instrum. 86 (1), 013103 (2015).
- Russell, D., Cleary, K., Reeves, R. Cryogenic probe station for on-wafer characterization of electrical devices. Rev. Sci. Instrum. 83 (4), 044703 (2012).
- Ranzani, L., Spietz, L., Popovic, Z., Aumentado, J. Two-port microwave calibration at millikelvin temperatures. Rev. Sci. Instrum. 84 (3), 034704 (2013).
- Patel, A., et al. Fabrication of MKIDS for the MicroSpec Spectrometer. IEEE Trans. Appl. Supercond. 23 (3), 2400404 (2013).
- High-Precision Thin Film Metal Liftoff Technique. Brown, A., Patel, A. , 9076658 B1 (2015).
- Method of anisotropically etching silicon. Laermer, F., Schlip, A. , U.S. Patent No. 5501893 (1996).
- Chen, D., Wang, Q., Shen, Z. A broadband microstrip-to-CPW transition. APMC 2005. Asian-Pac. Conf. Proc. 2 (4), (2005).
- Fano, U. Sullo spettro di assorbimento dei gas nobili presso il limite dello spettro d'arco. Il Nuovo Cimento. 12 (3), 154-161 (1935).
- Fano, U. Effects of Configuration Interaction on Intensities and Phase Shifts. Phys. Rev. 124 (6), 1866-1878 (1961).
- Marquezini, M. V., Kner, P., Bar-Ad, S., Tignon, J., Chemla, D. S. Density dependence of the spectral dielectric function across a Fano resonance. Phys. Rev. B. 57 (7), 3745-3748 (1998).
- Singh, R., Al-Naib, I., Cao, W., Rockstuhl, C., Koch, M., Zhang, W. The Fano Resonance in Symmetry Broken Terahertz Metamaterials. IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 3 (6), 820-826 (2013).
- Giannini, V., Francescano, Y., Amrania, H., Phillips, C. C., Maier, S. A. Fano Resonances in Nanoscale Plasmonic Systems: A Parameter-Free Modeling Approach. Nano Lett. 11 (7), 2835-2840 (2011).
- O'Connell, A. D., et al. Microwave Dielectric Loss at Single Photon Energies and Millikelvin Temperatures. Appl. Phys. Lett. 92 (11), 112903 (2008).
- Weber, S. J., Murch, K. W., Slichter, D. H., Vijay, R., Siddiqi, I. Single Crystal Silicon Capacitor with Low Microwave Loss in the Single Photon Regime. Appl. Phys. Lett. 98 (17), 172510 (2011).
- Cataldo, G., Hsieh, W. T., Huang, W. C., Moseley, S. H., Stevenson, T. R., Wollack, E. J. Micro-Spec: an ultracompact, high-sensitivity spectrometer for far-infrared and submillimeter astronomy. Appl. Opt. 53 (6), 1094-1102 (2014).
