基于聚焦氦离子束加工工艺的高温超导SQUID磁强计的研发
批准号:
62201556
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李浩
依托单位:
学科分类:
物理电子学
结题年份:
2025
批准年份:
2022
项目状态:
已结题
项目参与者:
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中文摘要
基于制备高温超导约瑟夫森结的新方法,以高温超导体的金属绝缘体相变为基础,以铜氧化物高温超导电子器件为对象,采用器件仿真、先进制备和噪声机制相结合的方法,利用聚集氦离子束加工工艺和电磁电路仿真的关键技术,研发低噪声、高灵敏度高温超导SQUID磁强计,阐明聚焦氦离子束调控高温超导体超导电性的微观机制及高温超导SQUID磁强计的噪声机制,解决高温超导SQUID磁强计难以可控重复制备的难题,探索超导SQUID磁强计的本征噪声与环境、衬底、薄膜和器件参数等物理量的关联规律,提高基于聚焦氦离子束加工工艺的超导SQUID磁强计的磁场探测灵敏度,实现本征磁场噪声小于200fT/sqrt(Hz)的性能指标,为新一代生物磁和地磁勘探技术提供关键的应用基础。
英文摘要
A new method to reproducibly fabricate high-quality high temperature superconductor (HTS) Josephson junctions has been developed in recent years, which is based on the metal insulator transition of HTS materials under the irradiation of a high-energy focused helium ion beam (He-FIB). Low-noise and high-sensitive HTS superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometers will be fabricated with a He-FIB and the microscopic mechanism of the phase transition under the He-FIB as well as the noise mechanism in HTS SQUID magnetometers will be systematically investigated. The key technologies engaged in this project are He-FIB, electromagnetic simulation and circuit simulation. This project is to address the problem that HTS SQUID magnetometers are highly difficult to be reproducibly fabricated. We plan to improve the magnetic field sensitivity of HTS SQUID magnetometer for bio-medicine and geophysics applications, on the basis of experiment results and the quantitatively understanding of the relations between the intrinsic noise with the environment, substrate, film and device parameters, and to realize a SQUID magnetometer with intrinsic field noise less than 200fT/sqrt(Hz).
高温超导SQUID磁强计作为新一代极限弱磁场探测器,可以完全摆脱对液氦的依赖,在需要小型化、移动便携和涉及国防安全等领域具有重大应用前景,是当前超导电子学的研究热点和前沿技术。当前制备高温超导SQUID磁强计的方法,具有器件可控性不高、工艺复杂、迭代困难、衬底昂贵易潮解等不足。.我们针对铜氧化物高温超导薄膜的超导电性对点缺陷敏感的特性,采用独辟蹊径的新方法,利用聚焦氦离子束调控高温超导薄膜的超导电性,研发低噪声、高灵敏度的高温超导SQUID磁强计。我们通过建立YBCO高温超导平面约瑟夫森结在77K关键参数临界电流Ic和正常态电阻Rn随He-FIB剂量的量化关系;基于实验结果,建立了器件噪声与俘获线圈几何尺寸的依赖关系,以此为突破,结合交流偏置反转等技术,实现了He-FIB技术路线本征磁场噪声约61.5fT/√Hz@77K、转折频率约10Hz的高温超导SQUID磁强计,验证了该技术路线的可行性和先进性;研制的高温超导DC-SQUID磁强计已初步用于金属资源勘探的高温超导瞬变电磁接收机中,高温超导接收机在体积、重量、使用成本方面相较于低温超导接收机有明显优势,有利于应用推广。.依托该项目研制的高温超导DC-SQUID磁强计有望突破现有高温超导SQUID磁强计加工制备方法的局限性,为可控规模化制备高温超导SQUID磁强计提供新方法,可支撑新一代心磁图、脑磁图和地磁勘探等重要应用。
基于聚焦氦离子束加工工艺的高温超导SQUID磁强计的研发
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批准号:--
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30万元
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批准年份:2022
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负责人:李浩
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依托单位:
超导纳米线本征光谱响应特性及多光谱器件研究
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批准号:61971408
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项目类别:面上项目
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资助金额:59.0万元
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批准年份:2019
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负责人:李浩
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依托单位:
超导纳米线单光子响应机理研究
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批准号:61401443
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2014
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负责人:李浩
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依托单位:
国内基金
海外基金