[发明专利]二阶梯度交叉耦合型SQUID电流传感器以及制备方法

说明书

本申请涉及一种二阶梯度交叉耦合型SQUID电流传感器以及制备方法。多个环路电极(SQUID环路的一部分)依次包围间隔设置。多个第一连接结构将多个环路电极并联连接。多个输入环路与多个环路电极依次间隔设置，形成由中心点依次向外间隔设置的结构。多个输入环路串联连接，形成输入线圈。输入线圈与环路电极之间的相互交叉结构，使得SQUID环路与输入线圈形成交叉耦合结构，可以减小寄生电容。并且，通过第一电极结构、第二电极结构、第三电极结构、第四电极结构、第一约瑟夫森结结构、第二约瑟夫森结结构形成的二阶梯度并联电感结构的SQUID环路，可有效抵消外界磁场干扰。

技术领域

本申请涉及电子技术领域，特别是涉及一种二阶梯度交叉耦合型SQUID电流传感器以及制备方法。

背景技术

超导量子干涉仪(SQUID)是一种精密的电流、磁场测量仪器，具有极高的电流灵敏度和磁场灵敏度，可用于超导转变边缘探测器(TES)、磁性金属微量能器(MMC)等低噪声探测器的信号读出。TES探测器作为、辐射热计、微量能器、单光子探测器等器件，具有灵敏度很高的优点。但是，TES探测器噪声水平很低，输出信号较弱，其信号读出需要采用SQUID电流传感器读取。

然而，SQUID电流传感器在工作时极易受到外界磁场的干扰，而且通常与TES探测器一起工作在无磁屏蔽或磁屏蔽效果并不好的环境中。传统的SQUID电流传感器，采用输入线圈与SQUID环路的重叠耦合结构，导致结构容易产生寄生电容，进而影响TES探测器的信号读出。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种二阶梯度交叉耦合型SQUID电流传感器以及制备方法。

本申请提供一种二阶梯度交叉耦合型SQUID电流传感器。所述电流传感器包括多个不同半径环路电极、多个不同半径的输入环路、多个输入环路连接结构、多个第一连接结构。多个不同半径的具有第一端和第二端的环路电极。多个所述环路电极围绕同一区域依次间隔设置。多个不同半径的输入环路围绕所述区域依次间隔设置。且多个所述输入环路与多个所述环路电极依次交替设置。多个输入环路连接结构，将多个所述输入环路首尾依次连接，形成输入线圈。所述输入线圈用于输入超导转变边缘探测器信号。所述输入环路连接结构与所述环路电极绝缘设置。每个所述第一连接结构将每个所述环路电极的第一端或每个所述环路电极的第二端连接，所述第一连接结构与所述输入环路之间绝缘设置。所述反馈线圈靠近最大半径的所述环路电极设置。所述反馈线圈用于磁通锁定。

在一个实施例中，本申请提供一种二阶梯度交叉耦合型SQUID电流传感器的制备方法，包括：

提供基底，于所述基底表面制备二氧化硅薄膜；

于所述二氧化硅薄膜远离所述基底的表面依次制备第一超导薄膜层、第一绝缘层以及第二超导薄膜层；

对所述第二层超导薄膜进行刻蚀，刻蚀至所述第一绝缘层，形成第二超导薄膜结构；

对所述第一绝缘层进行刻蚀，刻蚀至所述第一层超导薄膜，形成第一绝缘结构，所述第一绝缘结构将所述第二超导薄膜结构覆盖；

对所述第一超导薄膜层进行刻蚀，刻蚀至所述二氧化硅薄膜，形成多个不同半径的环路电极与第一超导薄膜结构；

于所述二氧化硅薄膜的表面、多个不同半径的所述环路电极的表面、所述第一绝缘结构的表面以及所述第二超导薄膜结构的表面制备第二绝缘层；

对所述第二绝缘层进行刻蚀，分别刻蚀至所述环路电极与所述第二超导薄膜结构，形成多个连接通孔与第二绝缘结构；

于多个所述连接通孔之间的所述第二绝缘结构表面制备终端电阻；

于多个所述连接通孔与所述第二绝缘结构表面沉积引线超导薄膜层；

对所述引线超导薄膜层进行刻蚀，刻蚀至所述第二绝缘结构，形成反馈线圈与输入线圈。