Supraleitende Schalter aus gestapelten Niob-Mikrobrücken

Becker, T.

Book/Report

FZJ-2018-03344

Supraleitende Schalter aus gestapelten Niob-Mikrobrücken

Becker, T. (Corresponding author)FZJ*

1990
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 2398, 76 p. (1990)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/18813

Report No.: Juel-2398

Abstract: Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein supraleitender Schalter aus gestapelten Mikrobrücken hergestellt und charakterisiert. Um eine möglichst gute Kopplung der treibenden mit der zu schaltenden Brücke zu erreichen, wurden beide übereinander strukturiert. Dabei wurden zwei Verfahren zur Präparation vorgestellt: Reaktives Ionenätzen der Brücken und eine Strukturierung durch einen Lift-Off Prozeß. Es konnten gestapelte Brücken mit Breiten kleiner als 300 nm mittels Lift-off hergestellt werden. Alle im Rahmen dieser Arbeit präparierten Brücken zeigten eine Hysterese in der U-I-Kennlinie. Sie ist thermisch bedingt. Der Rücksprung in den supraleitenden Zustand bei I$_{cmin}$ wird von dem Hotspot-Modell nach Skocpol gut beschrieben. Verschiedene Mechanismenzum Schalten einer Brücke wurden untersucht. Es zeigte sich, daß die Brücken bei gestapelter Anordnung überwiegend aufgrund thermischer Effekte schalten. Die realisierten Schalter hatten eine Stromverstärkung von 1.5 bis 10.7 bei Normalwiderständen von 6 $\Omega$ bis 12 $\Omega$. Damit lassen sich kryoelektronische Bauelemente schalten und digitale Schaltungen realisieren. Als Anwendung wurde zwei Schalter zu einem Flip-Flop zusammengeschaltet. Im Gegensatz zu den meisten Schaltungen mit Tunnelkontakten konnte auf einen getakteten Betrieb des Flip-Flop verzichtet werden. Problematisch war in diesem Zusammenhang die große Empfindlichkeit der Brücken gegenüber statischen Aufladungen und Stromspitzen. Die größten Probleme bei der Realisation größerer Schaltungen ergeben sich aufgrund der Streuung des kritischen Stroms bei sonst gleichen Abmessungen der Brücken. Die Schaltungen müssen so "tolerant" ausgelegt sein, daß diese Streuung in Kauf genommen werden kann.

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