[發明專利]約瑟夫森結電路模型和超導集成電路結構及建立方法

在審

• 申請號: 201710727195.3
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107704649A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 任潔;楊若婷;李冠群;應利良;王鎮
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙)31219
• 代理人: 余明偉

1.一種約瑟夫森結電路模型的建立方法，其特征在于，所述建立方法包括：

S1：在仿真軟件中定義nano-bridge約瑟夫森結的結類型定義語句，并根據所述結類型定義語句建立初級電路模型；

S2：在仿真軟件中對所述初級電路模型進行測試，得到所述初級電路模型的測試曲線；

S3：提供一基于nano-bridge約瑟夫森結的超導器件，并通過對所述超導器件進行測試，得到所述超導器件的測試曲線；

S4：通過將所述初級電路模型的測試曲線與所述超導器件的測試曲線進行對比擬合，并根據對比擬合結果對所述初級電路模型進行修改，得到nano-bridge約瑟夫森結的電路模型。

2.根據權利要求1所述的約瑟夫森結電路模型的建立方法，其特征在于，所述結類型定義語句為J＝VB(I_C,V_C,BET)＝VB(I_C*XJ*A,XJ*XR*A*M,XJ*XR*XR*A*A*M*M*N)，其中，V_C＝I_C*RN，BET＝I_C*C*RN²，J表示nano-bridge約瑟夫森結，VB表示仿真軟件中基于結RCSJ模型的函數，I_C表示臨界電流，V_C表示特征電壓，BET表示阻尼參數，RN表示正常態電阻，C表示結電容，XJ表示臨界電流密度J_C的變化量，XR表示單位面積電阻變化量，A表示面積，M表示RN調控變量，N表示結電容調控變量。

3.根據權利要求1所述的約瑟夫森結電路模型的建立方法，其特征在于，所述測試曲線包括I-V曲線和曲線。

4.根據權利要求1所述的約瑟夫森結電路模型的建立方法，其特征在于，所述S4得到所述nano-bridge約瑟夫森結的電路模型的方法包括：

S41：通過修改結類型定義語句中的調控變量，修改初級電路模型；

S42：將修改后的初級電路模型的測試曲線與所述超導器件的測試曲線進行對比擬合，若擬合誤差大于設定擬合誤差，則跳至S41；若擬合誤差小于或等于設定擬合誤差，則所述修改后的初級電路模型為所述nano-bridge約瑟夫森結的電路模型。

5.根據權利要求1所述的約瑟夫森結電路模型的建立方法，其特征在于，所述仿真軟件包括PSCAN仿真軟件，SPICE仿真軟件或Spectre仿真軟件中的一種。

6.一種約瑟夫森結電路模型結構，其特征在于，所述電路模型結構包括采用如權利要求1～5任一項所述建立方法建立的nano-bridge約瑟夫森結的電路模型。

7.一種超導集成電路的建立方法，其特征在于，所述建立方法包括：

S5：利用如權利要求6所述的nano-bridge約瑟夫森結的電路模型在仿真軟件中搭建一超導集成電路的電路原理圖，并對所述超導集成電路的臨界電流值和電路電感值進行設置；

S6：利用所述電路原理圖，分別對所述超導集成電路的波形邏輯及SFQ硬件描述語言驗證邏輯進行仿真，若任一仿真結果不正確，則跳至S5，重新設置所述超導集成電路的臨界電流值和電路電感值；

S7：提供nano-bridge約瑟夫森結的單個結版圖，并根據所述nano-bridge約瑟夫森結的單個結版圖，搭建與所述電路原理圖對應的初級版圖；

S8：通過對所述初級版圖中的電感進行電感值提取，將提取的電感值與所述電路原理圖中設定的電路電感值進行比較，并根據比較結果修正所述初級版圖，使得提取的最終電感值在所述電路電感值的允許誤差范圍內，進而得到所述超導集成電路的最終版圖。

8.根據權利要求7所述的超導集成電路的建立方法，其特征在于，所述建立方法還包括：

S9：將所述電路原理圖中的電路電感值修改為最終電感值，得到最終電路原理圖；

S10：向仿真軟件中輸入設定參數的理想最值浮動范圍，通過將所述理想最值浮動范圍與所述最終電路原理圖的實際最值浮動范圍進行比較，若比較結果在浮動誤差范圍內，則所述超導集成電路的電路性能良好；若比較結果超出浮動誤差范圍，則跳至S5，重新設置所述超導集成電路的臨界電流值和電路電感值。