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上海微系统所成功研制3D纳米超导量子干涉器件
2016年11月22日    超导电子学卓越创新中心

  在中科院战略性先导B类专项等国家重大项目的支持下,中科院超导电子学卓越创新中心在纳米超导量子干涉器件nanoSQUID研究上取得重要进展。超导实验室主任王镇研究员、陈垒副研究员等人发明并研制了一种全新的3D nanoSQUID器件,相关成果于2016年11月7日发表在Nano Letters (IF:13.799, DOI:10.1021/acs.nanolett.6b03826) http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.6b03826 

  NanoSQUID是基于SQUID发展起来的一种新型超导器件,它通过现代微纳加工技术将SQUID的超导环缩小到纳米级别,构成极端灵敏的微观自旋探测器,理论上可以达到测量单电子自旋的灵敏度。此前的nanoSQUID器件由于普遍采用2D平面结构,很难形成理想约瑟夫森微桥结,从而存在临界电流-磁通调制深度较低的问题,限制了器件的灵敏度。微系统所团队通过自主创新研究,利用卓越中心的一流超导器件工艺平台,在国际上首次制备成功Nb 3D nanoSQUID器件,获得了较理想的约瑟夫森效应,磁通调制深度高达45.9%。同时,该器件在0.5 T的平行磁场环境下仍然可以正常工作,完全满足X-band~10 GHz自旋磁共振条件,为Nb nanoSQUID在单电子自旋探测应用迈出了重要的一步,获得审稿人“解决了该领域二十多年的难题,有望实现nano-SQUID的革命性突破”(“We have been struggling with this for more than 20 years, …. Now, this new design seems really promising and might revolutionize these nano-SQUIDs. …的高度评价。 

  该项工作获得中科院B类先导专项“超导电子学应用基础研究”(XDB04000000),国家自然基金青年项目61306151和信息功能材料国家重点实验室自主课题SKLFMI201504的大力支持。

Nb 3D nanoSQUID 器件结构和电学表征结果

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