基于LSAT衬底YBa2Cu3O7-δ台阶结的射频高温超导量子干涉器的制备和表征(英文)

作者：王家明; 李宇龙; 王宏章; 徐铁权; 马平; 王越^*

来源：低温物理学报, 2021, 43(02): 89-97.

DOI：10.13380/j.ltpl.2021.02.002

• YBa2Cu3O7-δ
• 台阶结
• 超导量子干涉器
• LSAT

基于YBa2Cu3O7-δ(YBCO)台阶边沿型约瑟夫森结(台阶结)的高温超导量子干涉器(Superconducting Quantum Interference Device,简称SQUID)在微弱磁场测量等领域具有重要应用价值.制备YBCO台阶结及SQUID的常用单晶衬底包括LaAlO3(LAO)、SrTiO3(STO)及MgO等.(La0.3,Sr0.7)(Al0.65,Ta0.35)O3(LSAT)没有孪晶现象、与YBCO的晶格失配度很小(仅为0.4%),有潜力成为制备YBCO台阶结及相应的高温超导SQUID器件的新的衬底选择.本文首次探索研究了LSAT衬底上YBCO台阶结型射频超导量子干涉器(rf SQUID)的制备和表征.采用氩离子束刻蚀技术在LSAT(100)衬底上制备角度约为46°的台阶,利用脉冲激光沉积法在衬底上生长YBCO超导薄膜,然后利用传统紫外光刻技术制备出高温超导rf SQUID器件.在温度为77 K时,器件测试观察到幅度较大的电压-磁通特性曲线,且在部分器件的特性曲线中观察到接近方波的非传统波形,表明器件工作于噪声较低的色散模式下.频率1 kHz时器件的磁通噪声约为20μΦ0/Hz1/2,与文献中报道的LAO、STO衬底上台阶结型SQUID器件的典型结果相当.本工作展示了利用LSAT衬底制备低噪声台阶结型rf SQUID器件的可行性,并为进一步研制该衬底上更高性能的高温超导SQUID器件奠定了基础.

• 单位
  北京大学; 人工微结构和介观物理国家重点实验室