[發(fā)明專利]全張量磁場梯度測量組件及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710363781.4
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107329098B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王會武;張棲瑜;劉全勝;應(yīng)利良;王鎮(zhèn)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: G01R33/00
• 分類號: G01R33/00;G01R33/022;H01L39/24
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 唐棉棉

1.一種全張量磁場梯度測量組件的制備方法，其特征在于，所述制備方法至少包括：

首先提供一襯底，然后在所述襯底上至少制備形成第一SQUID器件、第二SQUID器件、第三SQUID器件、第四SQUID器件、第五SQUID器件以及第一梯度線圈、第二梯度線圈、第三梯度線圈、第四梯度線圈、第五梯度線圈，其中，所述第一梯度線圈與所述第一SQUID器件相連，用于測量Gxx磁場梯度分量；所述第二梯度線圈與所述第二SQUID器件相連，用于測量Gyy磁場梯度分量；所述第三梯度線圈與所述第三SQUID器件相連，用于測量Gyx磁場梯度分量；所述第四梯度線圈與所述第四SQUID器件相連，用于測量Gzx磁場梯度分量；所述第五梯度線圈與所述第五SQUID器件相連，用于測量Gzy磁場梯度分量；

其中，所述第一梯度線圈包括兩個(gè)線圈且所述兩個(gè)線圈的法線方向與X軸方向平行且中心連線與X軸方向平行；所述第二梯度線圈包括兩個(gè)線圈且所述兩個(gè)線圈的法線方向與Y軸方向平行且中心連線與Y軸方向平行；所述第三梯度線圈包括兩個(gè)線圈且所述兩個(gè)線圈的法線方向與Y軸方向平行且中心連線與X軸方向平行；所述第四梯度線圈包括兩個(gè)線圈且所述兩個(gè)線圈的法線方向與Z軸方向平行且中心連線與X軸方向平行；所述第五梯度線圈包括兩個(gè)線圈且所述兩個(gè)線圈的法線方向與Z軸方向平行并且中心連線與Y軸方向平行。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全張量磁場梯度測量組件的制備方法，其特征在于：所述第一SQUID器件的制備方法包括步驟：

1)于所述襯底上依次外延生長第一超導(dǎo)材料層、第一絕緣材料層、第二超導(dǎo)材料層的三層薄膜結(jié)構(gòu)；

2)刻蝕所述三層薄膜結(jié)構(gòu)，以形成超導(dǎo)環(huán)和底電極；

3)刻蝕所述底電極上的部分所述第二超導(dǎo)材料層和第一絕緣材料層以形成約瑟夫森結(jié)；

4)在步驟3)形成的結(jié)構(gòu)表面形成第二絕緣材料層，開孔以露出所述約瑟夫森結(jié)的第二超導(dǎo)材料層表面、底電極表面；

5)沉積第三超導(dǎo)材料層，并刻蝕所述第三超導(dǎo)材料層形成頂電極和輸入線圈，所述頂電極用于引出所述約瑟夫森結(jié)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全張量磁場梯度測量組件的制備方法，其特征在于：所述第二SQUID器件、第三SQUID器件、第四SQUID器件以及第五SQUID器件的制備方法與所述第一SQUID器件的制備方法相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全張量磁場梯度測量組件的制備方法，其特征在于：所述第一梯度線圈的制備方法包括：

在步驟2)中，形成所述超導(dǎo)環(huán)和底電極的同時(shí)，刻蝕所述三層薄膜結(jié)構(gòu)，形成多條底層梯度線圈層；

在步驟3)中，形成所述約瑟夫森結(jié)的同時(shí)，刻蝕去除所述多條底層梯度線圈層上的所述第二超導(dǎo)材料層和第一絕緣材料層；

在步驟4)中，開孔露出所述約瑟夫森結(jié)的第二超導(dǎo)材料層表面、底電極表面的同時(shí)，開孔露出每條底層梯度線圈層的兩端表面；

在步驟5)中，形成所述頂電極、輸入線圈的同時(shí)，刻蝕所述第三超導(dǎo)材料層形成多條頂層梯度線圈層，所述頂層梯度線圈層通過開孔連接相鄰兩條底層梯度線圈層，所述頂層梯度線圈層和底層梯度線圈層構(gòu)成第一梯度線圈，所述第一梯度線圈與所述輸入線圈相連。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全張量磁場梯度測量組件的制備方法，其特征在于：所述第二梯度線圈的制備方法包括：

在步驟2)中，形成所述超導(dǎo)環(huán)和底電極的同時(shí)，刻蝕所述三層薄膜結(jié)構(gòu)，形成多條底層梯度線圈層；

在步驟3)中，形成所述約瑟夫森結(jié)的同時(shí)，刻蝕去除所述多條底層梯度線圈層上的所述第二超導(dǎo)材料層和第一絕緣材料層；

在步驟4)中，開孔露出所述約瑟夫森結(jié)的第二超導(dǎo)材料層表面、底電極表面的同時(shí)，開孔露出每條底層梯度線圈層的兩端表面；

在步驟5)中，形成所述頂電極、輸入線圈的同時(shí)，刻蝕所述第三超導(dǎo)材料層形成多條頂層梯度線圈層，所述頂層梯度線圈層通過開孔連接相鄰兩條底層梯度線圈層，所述頂層梯度線圈層和底層梯度線圈層構(gòu)成第二梯度線圈，所述第二梯度線圈與所述輸入線圈相連。