[發明專利]一階梯度串聯型SQUID電流傳感器陣列及制備方法

在審

• 申請號: 202210910315.4
• 申請日: 2022-07-29
• 公開（公告）號: CN115407110A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 徐達;李勁勁;鐘青;王雪深
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/20;G01R33/035;G01R33/00;H01L39/22;H01L39/24
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 吳迪

本申請涉及一種一階梯度串聯型SQUID電流傳感器陣列及制備方法。一個第一環路電極、一個第一約瑟夫森結構與一個第二約瑟夫森結構形成的SQUID環路。通過負極連接結構與正極連接結構連接相鄰的兩個SQUID環路，形成SQUID陣列。通過環路電極將第一約瑟夫森結構與第二約瑟夫森結構連接，使得SQUID環路中形成串聯電感結構。因此，通過一階梯度串聯型SQUID電流傳感器陣列，采用一階梯度簡單結構，耦合結構簡單，有效抵消外界磁場干擾。SQUID環路與輸入線圈和反饋線圈的耦合方式均采用上下重疊耦合方式，且SQUID環路通過串聯電感的方式，增大了與輸入線圈和反饋線圈的耦合面積。

技術領域

本申請涉及電子技術領域，特別是涉及一種一階梯度串聯型SQUID電流傳感器陣列及制備方法。

背景技術

超導量子干涉儀(SQUID)電流傳感器在光子計量、宇宙天文學、高能物理、量子信息等領域具有廣泛應用。高性能TES探測器的靈敏度很高，但是噪聲水平很低，輸出信號較弱，其信號讀出需要采用具有高電流靈敏度、噪聲水平匹配的SQUID電流傳感器。所有不同類型、不同波段的TES探測器的信號讀出都需要SQUID電流傳感器。而且，SQUID電流傳感器已成為TES探測器信號讀出的唯一手段。

然而，SQUID電流傳感器在工作時極易受到外界磁場的干擾，而且通常與TES探測器一起工作在無磁屏蔽或磁屏蔽效果并不好的環境中。傳統的SQUID電流傳感器為二階梯度結構，設計結構復雜，不利于輸入線圈與SQUID環路的耦合匹配。

發明內容

基于此，有必要針對上述問題，提供一種一階梯度串聯型SQUID電流傳感器陣列及制備方法。

本申請提供一種一階梯度串聯型SQUID電流傳感器陣列。所述一階梯度串聯型SQUID電流傳感器陣列包括多個環路電極，輸入線圈、反饋線圈、多個第一約瑟夫森結構、多個第二約瑟夫森結構、多個正極連接結構、多個負極連接結構。每個所述環路電極具有第一端與第二端。所述輸入線圈設置于所述多個環路電極的表面。且所述輸入線圈與所述多個環路電極絕緣設置。所述反饋線圈與所述輸入線圈間隔設置。且所述反饋線圈圍繞所述多個環路電極設置。所述輸入線圈用于輸入超導轉變邊緣探測器信號。所述反饋線圈用于磁通鎖定。每個所述第一約瑟夫森結構的第一超導薄膜結構設置于所述環路電極的第一端。每個所述第二約瑟夫森結構的第一超導薄膜結構設置于所述環路電極的第二端。每個所述正極連接結構與所述環路電極的第二端連接。每個所述負極連接結構分別與所述第一約瑟夫森結構的第二超導薄膜結構和所述第二約瑟夫森結構的第二超導薄膜結構連接。一個所述環路電極對應的所述負極連接結構與相鄰一個所述環路電極對應的所述正極連接結構連接。

上述一階梯度串聯型SQUID電流傳感器陣列及制備方法。一個所述第一環路電極、一個所述第一約瑟夫森結構與一個所述第二約瑟夫森結構形成了SQUID環路的主要結構。每個所述環路電極為多條曲線依次首尾連接形成的連通環路。所述輸入線圈設置于多個所述環路電極的表面，形成了上下重疊耦合結構。通過所述輸入線圈與所述環路電極的上下重疊耦合結構，使得所述輸入線圈與SQUID環路的耦合更加匹配，增大了耦合系數。同時，所述輸入線圈與超導轉變邊緣探測器(TES)連接，用于輸入TES信號。所述反饋線圈圍繞多個所述環路電極和所述輸入線圈設置，即當所述反饋線圈與測試系統連接，即與磁通鎖定環連接，用于進行磁通鎖定，為所述輸入線圈與SQUID環路提供穩定的磁場環境，避免在檢測過程中的產生干擾。

同時，每個所述第一約瑟夫森結構的第一超導薄膜結構設置于所述環路電極的第一端。每個所述第二約瑟夫森結構的第一超導薄膜結構設置于所述環路電極的第二端。此時，通過所述環路電極將所述第一約瑟夫森結構的第一超導薄膜結構與所述第二約瑟夫森結構的第一超導薄膜結構連接，使得SQUID環路中形成串聯電感。從而，通過在SQUID環路中串聯電感，增大與所述輸入線圈和所述反饋線圈的耦合面積。

并且，一個所述第一環路電極、一個所述第一約瑟夫森結構與一個所述第二約瑟夫森結構形成的SQUID環路，采用一階梯度簡單結構，有利于減弱外界磁場干擾。