【摘 要】
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超薄超导薄膜是制备超导纳米线单光子探测器的基础,高质量超薄NbTiN薄膜的制各有利于提高探测器灵敏度,降低动态电感.我们采用直流磁控溅射法生长NbTiN薄膜,靶材为铌钛合金靶(质量比Ti∶ Nb=47％∶ 53％),与其他NbTiN薄膜相比,Ti含量更高,溅射工作气体为N2/Ar混合气体.我们研究了不同N2/Ar流量比和气压条件下磁控溅射系统的电流-电压曲线,从而找到合适的工作点,结合电阻-温度曲
【机 构】
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南京大学超导电子学研究所,南京210093
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超薄超导薄膜是制备超导纳米线单光子探测器的基础,高质量超薄NbTiN薄膜的制各有利于提高探测器灵敏度,降低动态电感.我们采用直流磁控溅射法生长NbTiN薄膜,靶材为铌钛合金靶(质量比Ti∶ Nb=47％∶ 53％),与其他NbTiN薄膜相比,Ti含量更高,溅射工作气体为N2/Ar混合气体.我们研究了不同N2/Ar流量比和气压条件下磁控溅射系统的电流-电压曲线,从而找到合适的工作点,结合电阻-温度曲线测量和XRD测量,找到了最优的工作条件.
其他文献
采用直流磁控溅射技术生长不同厚度的Nb膜,对膜厚、超导性质以及材料结构进行了实验测量.随着膜厚的减小,超导转变温度随之降低,7nmNb膜的Tc～6.55K.在7nmNb膜上制作了有效面积10×10μm2的折线型纳米线,线宽100nm,占空比0.5,其超导转变温度与薄膜相比有所下降Tc～4.82K,临界电流密度为2.824×106A/cm2.
本文报道了用于超导TES (Transition Edge Sensor)测辐射热计的Al/Ti双层薄膜制备和超导特性表征.采用射频磁控溅射的方法,在不同溅射功率和反应氩压下沉积了厚度为50nm的Al薄膜,利用原子力显微镜(AFM)分析得到最优表面粗糙度的沉积条件.
环境噪声抑制是生物磁探测的最主要挑战之一.本文主要报道了无屏蔽和磁屏蔽室内的环境噪声抑制方法.无屏蔽环境下,采用二阶轴向硬件梯度计作为基本探测单元,梯度线圈构型1-2-1,直径18 mm,基线长度50 mm.在二阶硬件梯度计的基础上,通过自适应三轴补偿方法,环境噪声总的抑制性能可达90 dB以上.进一步增加z方向的一阶梯度补偿,噪声抑制效果可提高到原来的2倍.
在无屏蔽实验室环境中,我们搭建了一套基于低温超导量子干涉器件(SQUID)的4通道二阶梯度计系统用于极低场核磁共振及其成像(ULF-NMR/MRI)研究.为了提高测量的信噪比,采用了一对软铁屏蔽的永磁体作为预极化场,磁体中心磁场达0.65 T;为了精确快速地在永磁体和SQUID探测器之间传输样品,我们采用了一套电动执行器,,在传送距离为1m的情况下,传输时间可在300ms以内.
在电压偏置的直读电路下,我们研究了不同结旁路电阻RJ的低温SQUID,发现大RJ可以提高SQUID的磁通-电压转换系数(e)V/(e)Φ,进而抑制前置放大器的噪声贡献.当RJ增大到一定值时,由于(e)V/(e)Φ已经足够高,可以用一个商业化的前置放大器(比如AD797)直接读出SQUID,而无须再借助任何附加的反馈电路比如APF、SBC等来抑制前置放大器的噪声.
低场核磁共振及成像技术以其独特的优势受到较为广泛的重视.我们在自建的简易磁屏蔽间内搭建了整套低场核磁共振及成像测量系统,并进行了较为系统的研究.结合线圈耦合+LC谐振回路+高温超导dc-SQUID构成探测链,很好的获得了水样品1H质子的核磁共振谱,信噪比较之前的SQUID直接耦合方式有大幅提升.采用直接背投影和滤波背投影方法获得了水样品和生物样品的二维核磁共振像.
直流超导量子干涉器件(SQUID∶ Superconducting QUantum Interference Device)读出电路使用最广泛的是磁通调制式电路.其采用匹配变压器放大SQUID信号,抑制室温前置放大器电压噪声,实现低噪声读出.匹配变压器放大性能决定了磁通调制电路的噪声性能.磁通调制式读出电路工作时,SQUID偏置到工作点上,其小信号模型等效为一个磁通转换电压源串联一个动态电阻,匹配
高温超导技术在近20年来有长足的发展和进步,广泛应用于各个方面.随着科技的进步,诸多行业都对磁传感器的精度提出更高的要求.本文探讨了高温超导在微弱磁场测量方面的应用,介绍了三种在微弱磁场测量方面能达到或有希望达到fT量级的传感器,应用约瑟夫森结效应的超导量子干涉器(SQUIDs),应用超导零电阻效应的巨磁电阻(GMR)/超导复合磁传感器,巨磁阻抗(GMI)/超导复合磁传感器,并且结合本实验室在GM
超导量子干涉器件(SQUID)是重要的超导电子学器件,我们用钇钡铜氧(YBCO)薄膜和铝酸镧(LAO)衬底,成功制备了基于台阶晶界结的高温超导射频SQUID.其中YBCO薄膜的超导转变温度TC约为88K,整体SQUID工作在液氮温度(77K)之下,表现出优良的性能.为了增强SQUID磁强计的灵敏度,我们制备了垫圈式钛酸锶(STO)介质谐振器.
工作在磁通锁定模式下的SQUID输出信号与原始信号相比有一定的畸变,用一个简单的变换即可将输出信号还原为原始信号,这个技术可以用于需要快速分辨磁场的场合,比如食品或药品中金属颗粒的检测上.