1V及10V约瑟夫森结阵电压标准

为建立国家法定电压基准,中国计量科学研究院(NIM)对1-V和10-V约瑟夫森串联结阵电压标准进行了研究。其中结阵分别是由德国的PTB,日本的ETL,美国的NIST和韩国的KRISS提供的。采用的微波源是一个锁定到10MH_z频率标准上的高稳定高功率的85GH_z的G_aA_s耿氏管振荡器。所获得的1_v和10-V电压的总不确定度分别是9E-9和6E-9。     

10伏约瑟夫森结阵电压基准获国家科技进步奖

我院研制的“10伏约瑟夫森结阵电压基准”装置，荣获2003年度国家科技进步奖二等奖。     

约瑟夫森结Nb电极的实验研究

通过溅射Ｎｂ膜张力与氩（Ａｒ）压强的关系，超导转变温度Ｔｃ，室温阻抗与液氮温度阻抗比ＲＲＴ／ＲＬＮ２，沉积中Ａｒ浓度ＣＡｒ与负偏压关系的测量和扫描电子显微镜的观察分析，对约瑟夫森结Ｎｂ电极作了研究。发现Ａｒ压强在１．１Ｐａ时，Ｎｂ膜呈现无应力状态；低负偏压下沉积的Ｎｂ膜晶粒结构是由致密膜到圆柱状。在偏压Ｕｂ＝－５０Ｖ时，获得表面致密均匀、晶粒结构合适的Ｎｂ膜。对Ｎｂ膜用阳极氧化电压谱图（ＡＶＳ）分     

约瑟夫森结Nb电极的实验研究

通过溅射Nb膜张力与氩（Ar）压强的关系，超导转变温度Tc，室温阻扰与液氮温度阻抗比RRT／RLN2，沉积中Ar浓度CAr与负偏压关系的测量和扫描电子显微镜的观察分析，对约瑟夫森结Nb电极作了研究。发现Ar压强在1．1Pa时，Nb膜呈现无应力状态；低负偏压下沉积的Nb膜晶粒结构是由致密膜到圆柱状。在偏压Ub＝－50V时，获得表面致密均匀、晶粒结构合适的Nb膜。对Nb膜用阳极氧化电压谱图（AVS）分析，证实沉积的Nb膜内不存在氧化物、寄生结和分层界面。     

约瑟夫森结阵器件的研究进展

介绍了约瑟夫森效应在电压基准方面的应用,综述了目前国内外对用于电压基准的约瑟夫森结阵的研究和发展过程,重点介绍了国内用于电压基准的Nb/NbxSi1-x/Nb单结的研究进展。     

美国科学家再次研究开发约瑟夫森器件

美国科学家再次研究开发约瑟夫森器件（程永来译）１９８３年９月２３日，ＩＢＭ公司宣布它投资１亿美元的约瑟夫森结研究开发计划结束，这意味着用超导材料器件研制超高速计算机的梦想破灭。所谓的超导材料器件是约瑟夫森器件，它由两层超导体和夹在其中的薄绝缘层构成，...     

10V约瑟夫森结阵电压基准

在 1V约瑟夫森结阵电压基准的基础上 ,10 V约瑟夫森结阵电压基准于 1999年底在中国计量科学研究院量子部电压实验室建立。其校准电压在 0 .1V～ 10 V范围内连续可调。校准固态电压标准 10 V输出值的合成不确定度为 5.4× 10 -9(1σ)     

用于量子电压基准中约瑟夫森结阵列的CMP平整化工艺研究

化学机械平坦化(chemical mechanical planarization,CMP)工艺处理Si02绝缘层是一种获得高度集成化超导电路的关键技术,尤其适合于多层堆叠约瑟夫森结阵列器件的平整化.设计了应用于热氧化生长的Si02薄膜和化学气象沉积生长的Si02薄膜的CMP工艺,得出两种薄膜的抛光速率分别为2 nm/...     

可编程约瑟夫森结阵偏置组合算法研究

在可编程约瑟夫森量子电压标准系统中,快速并准确地计算各约瑟夫森子结阵的偏置状态是实现量子电压精准输出的前提。传统的枚举-索引算法通过遍历所有可能的偏置组合以寻找最优解,因此计算效率较低,难以适应量子电压非周期性连续变换输出等特殊应用场景。基于此,提出了一种面向三进制可编程约瑟夫森结阵的偏置组合算法。首先根据各子结阵中包含的约瑟夫森单结数量特征对子结阵进行自适应分组,并据此快速计算预偏置组合;进一步地,结合近似计算方法和量化误差补偿方法,克服预偏置组合中可能存在的子结阵失效、亚分辨率设计等特殊问题。实验结果表明,该算法在多种条件下均能找到最优偏置组合,并且计算效率明显优于传统的枚举-索引算法。     

交流约瑟夫森电压合成装置的研究

设计制作了一套交流约瑟夫森电压合成装置(JAWS),能够驱动1 V SINIS型可编程约瑟夫森结阵合成峰值1.2 V、 200 Hz以下频率的交流量子电压。实验结果表明,该装置能够合成200 Hz以下频率的交流量子电压,且合成60 Hz交流电压的不确定度优于5×10^-6,为进一步开展我国首个交流量子电压基准的研究工作奠定了基础。     

我国的1V及10V约瑟夫森量子电压基准装置

文章描述了我国量子电压基准的建立、发展、现状和所取得的成果,以及与国际计量局进行基准关键比对的情况。     

基于SNS型双路约瑟夫森结阵驱动方法研究

根据SNS型双路约瑟夫森结阵的驱动原理以及结阵分段特点,提出了平衡三进制驱动算法,实现了双路约瑟夫森结阵偏置状态的快速计算。根据约瑟夫森结阵的偏置状态以及组合方式,采用节点电压法,准确合成了双路阶梯波交流量子电压的台阶电压值,最终实现了最小分辨率为2个结,有效位为15位的交流量子电压输出。双路交流量子电压互测实验结果表明,合成交流量子电压的最大误差为0.06 μV,双路信号同步性测试实验中,两个通道的相位差为-0.01 μrad,证明了合成双路交流量子电压具有较高的幅值准确度和相位同步性。     

国家电压副基准近年来的变化：用约瑟夫森电压标准进行监测

自１９９３年１Ｖ结阵约瑟夫森电压标准正常运行以来，就开始对国家电压副基准进行了连续的监测。经过近四年的连续测量发现：国家副基准电池组０５１中的十个标准电池的电动势都呈上升趋势，其中最大的０５１－２达到０．２０４μＶ／年，最小的０５１－８达到０．０４４μＶ／年，十个标准电池的电动势的算术平均值的变化速率为＋０．０８１μＶ／年，并且随时间几乎成直线上升关系。     

交流约瑟夫森电压标准系统的介绍

本文介绍了交流约瑟夫森电压标准系统的性能。该系统是一种新型的交流量子电压计量装置,用于校准常用的直流和交流电压标准。通过测试几个福禄克5700A系列校准器,其电压为10V,频率是1k Hz了解到该系统在工业环境中的性能和操作方法。交流电压标准的测量不确定度小于1×10-6     

Nb/Al-AlOx/Nb约瑟夫森结薄膜沉积研究

Nb/Al-AlO_x/Nb约瑟夫森结构成的低温超导器件有着广泛应用,高质量的S-I-S约瑟夫森结制备的关键之一在于制备高质量的三层膜。三层膜的质量可由许多属性参数影响,比如剩余电阻比R.R.R、超导转变温度T_c、表面粗糙度、应力、铝膜厚度等等。通过对薄膜的溅射沉积条件与上述参数进行分析研究,确定最佳的生长条件。调节不同的氧化工艺条件,可以获得约瑟夫森结的不同临界电流密度。     

磁控溅射制备超导量子结

本文介绍了用磁控溅射技术制备超导量子结的工艺，对其电学特性进行了测试，分析了影响超导量子结电学特性的各种因素。     

基于约瑟夫森量子电压的交流功率测量系统及方法研究

基于约瑟夫森量子电压标准设计了交流功率差分测量系统。通过分析差分采样系统的误差分布及误差传递函数,提出换向差分测量方法,减小了差分采样系统的增益误差,提高了电压幅值测量准确度;通过分析衰减系数η,证明了采用换向差分测量较容易实现10-7量级电压幅值测量。通过评估差分采样系统零相位,结果证明了差分采样系统具有较好的相位测量稳定性。分析了交流功率差分测量系统的不确定度分量,评估了功率因数为1.0,0.5 L和0.5 C时的功率测量不确定度,通过与国家交流功率基准装置进行实验比对,证明了基于约瑟夫森量子电压交流功率测量系统不确定度评估的合理性。     

PN结温度补偿电路

本对用于热电偶冷端补偿的ＰＮ结，ＰＮ结补偿电路，ＰＮ结感温器及多点温度补偿电路进行分析，总结了它们的特点，同时还介绍了电路实例，供同行参考。