梯度平行超导量子干涉器件制造技术

提供了关于平行梯度SQUID及其制造的技术。例如，本文中所述的一个或多个实施例可以包括一种装置，该装置可以包括位于衬底(106)上的第一超导材料(104)图案。而且，该装置可以包括第二超导材料图案(110)，其可以在一个位置处延伸跨过第一超导材料图案。此外，所述装置可以包括位于所述位置处的约瑟夫逊结(102)，其可以包括能够连接第一超导材料图案和第二超导材料图案的绝缘阻挡层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】梯度平行超导量子干涉器件
本公开涉及一种梯度平行超导量子干涉器件，更具体地，涉及一种可以适用于超导量子比特的频率调谐的梯度平行超导量子干涉器件。
技术介绍
许多不同类型的超导器件涉及超导量子干涉器件(“SQUID”)技术。SQUID的临界电流可以通过向该SQUID的回路施加磁通量来调节。磁通量与临界电流之间的关系在在诸如磁强计和超导微波器件(例如，谐振器和量子比特)的频率调谐之类的若干应用中非常重要。对磁通量的非常高的灵敏度对于量子比特应用而言也可能是一个缺点，因为波动可能导致量子比特失相。通过利用梯度设计，可以消除绝对全局磁场中的波动，并且只有磁场梯度中的波动将导致失相。常规梯度SQUID设计包括扭转一个直流(“DC”)SQUID回路，这样使得该回路自身交叉并且由此产生两个回路和两个磁通量。通常，为了隔开电极，在梯度设计中的交叉位置处沉积介电材料。然而，所述介电材料的定位可能负面地影响超导量子比特的性能；由此限制了常规梯度SQUIDs的应用。
技术实现思路
下面给出概述以提供对本专利技术的一个或多个实施例的基本理解。本概述不旨在标识关键或重要元素，或描绘特定实施例的任何范围或权利要求的任何范围。其唯一目的是以简化形式呈现作为稍后呈现的更详细描述的前序的概念。本文中所述的一个或多个实施例中，说明了关于平行梯度SQUIDs的装置和/或方法。根据一个实施例，提供了一种装置。该装置可以包括位于衬底上的第一超导材料图案。而且，该装置可以包括可以在一个位置处跨过第一超导材料图案延伸的第二超导材料图案。此外，该装置可以包括位于所述位置处的约瑟夫逊结，其可以包括可以连接第一超导材料图案和第二超导材料图案的绝缘阻挡层。这样的装置的一个优点可以是能对磁场的空间变化敏感的梯度SQUID结构。在该装置的一些实例中，可以将第一超导材料图案可操作地耦连到第一电容器垫上，并且第二超导材料图案可以延伸跨过第一超导材料图案以便可操作地耦连第二电容器垫上。这样的装置的一个优点可以是实现偶极梯度SQUID。根据一个实施例，提供了一种装置。该装置可包括超导材料环。该装置还可以包括横跨超导材料环定位的超导材料路径。另外，该装置可以包括约瑟夫逊结，其可以包括可以连接超导体材料环和超导体材料路径的绝缘阻挡层。这样的装置的一个优点可以是适合于量子比特的梯度SQUID结构。在该装置的一些实例中，约瑟夫逊结可以位于超导材料路径跨过超导材料环的位置。这样的装置的一个优点可以是减少对用介电垫片来隔开超导材料的交叉图案的需要。根据一个实施例，提供了一种装置。该装置可以包括位于衬底上的第一超导通路。该装置还可以包括第二超导通路，第二超导通路可以在一个位置处跨过第一超导通路。该装置可以进一步包括位于该位置处的约瑟夫逊结。该约瑟夫逊结可以包括第一超导通路的第一超导材料、第二超导通路的第二超导材料、以及绝缘阻挡层。这样的装置的一个优点可以是可以比常规梯度SQUID设计更紧凑的平行梯度SQUID结构。在一些实例中，该装置还可以包括第三超导通路。第三超导通路可以在第二位置处跨过第一超导通路。进一步，该装置可以包括位于第二位置处的第二约瑟夫逊结。第二约瑟夫逊结可以包括第一超导材料、第三超导通路的第三超导材料、以及第二绝缘阻挡层。这样的装置的一个优点可以是具有四个或更多个磁极的一个或多个平行梯度SQUID实现。根据一个实施例，提供了一种方法。该方法可以包括将第一超导材料沉积到衬底上。该方法还可以包括在第一超导材料的与衬底相反的表面上形成绝缘阻挡层。此外，该方法可以包括在绝缘阻挡层上沉积第二超导材料以形成约瑟夫逊结。这样的方法的一个优点可以是该方法可以使得能够在一个或多个梯度SQUIDs的制造中使用电子束光刻和/或光学光刻。在所述方法的一些示例中，形成绝缘阻挡层可以包括氧化第一超导体材料。这样的方法的一个优点可以是该方法可以使得能够使用超导体-绝缘体-超导体约瑟夫逊结来促进适合于量子比特的梯度SQUID中的超导材料的交叉。根据一个实施例，提供了一种方法。该方法可以包括在衬底上形成第一超导材料图案。该方法还可包括形成与第一超导材料图案相邻的绝缘阻挡层，使得第一超导材料图案将绝缘阻挡层与衬底隔开。进一步，该方法可以包括在该绝缘阻挡层上形成第二超导材料图案，以形成约瑟夫逊结。这样的方法的一个优点是这样一种方法可以促进产生可以允许使用外部磁通量进行频率调谐的平行梯度SQUID。在该方法的一些实例中，形成该第一超导材料可以包括将该第一超导体材料蒸发到该半导体衬底上。同样，形成该第二超导材料可以包括在该绝缘阻挡层上蒸发该第二超导材料。这样的方法的一个优点可以是该方法使得能够使用曼哈顿(Manhattan)式制造技术来简化适合于量子比特的一个或多个梯度SQUIDs的制造。附图说明图1示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的示例、非限制性偶极梯度超导量子干涉器件的图。图2示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的示例、非限制性四极杆梯度超导量子干涉器件的图。图3示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的示例、非限制性多极梯度超导量子干涉器件的图。图4A示出了根据本文中所述的一个或多个实施例在第一制造阶段期间的梯度超导量子干涉器件的示例、非限制性偶极实现的图。图4B示出了根据本文中所述的一个或多个实施例在第一制造阶段期间的梯度超导量子干涉器件的示例、非限制性四极杆实现方式的图。图4C示出了根据本文中所述的一个或多个实施例在第一制造阶段期间的梯度超导量子干涉器件的示例、非限制性多极实现的图。图5A示出了根据本文中所述的一个或多个实施例在第二制造阶段期间的梯度超导量子干涉器件的示例、非限制性偶极实现的图。图5B示出了根据本文中所述的一个或多个实施例在第二制造阶段期间的梯度超导量子干涉器件的示例、非限制性四极杆实现的图。图5C示出了根据本文中所述的一个或多个实施例在第二制造阶段期间的梯度超导量子干涉器件的示例、非限制性多极实现的图。图6A示出了根据本文中所述的一个或多个实施例在第三制造阶段期间的梯度超导量子干涉器件的示例、非限制性偶极实现的图。图6B示出了根据本文中所述的一个或多个实施例在第三制造阶段期间的梯度超导量子干涉器件的示例、非限制性四极杆实现的图。图6C示出了根据本文中所述的一个或多个实施例在第三制造阶段期间的梯度超导量子干涉器件的示例、非限制性多极实现的图。图7A示出了根据本文中所述的一个或多个实施例在第四制造阶段期间的梯度超导量子干涉器件的示例、非限制性偶极实现的图。图7B示出了根据本文中所述的一个或多个实施例在第四制造阶段期间的梯度超导量子干涉器件的示例、非限制性四极杆实现的图。图7C示出了根据本文中所述的一个或多个实施例在第四制造阶段期间的梯度超导量子干涉器件的示例、非限制性多极实现的图。图8示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的促进一个或多个梯度超导量子干涉器件的制造的示例、非限制性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：/n位于衬底上的第一超导材料图案；/n第二超导材料图案，其在一个位置处延伸跨过第一超导材料图案；和/n约瑟夫逊结，其位于该位置并且包括连接第一超导材料图案与第二超导材料图案的绝缘阻挡层。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180907 US 16/125,0981.一种装置，包括：
位于衬底上的第一超导材料图案；
第二超导材料图案，其在一个位置处延伸跨过第一超导材料图案；和
约瑟夫逊结，其位于该位置并且包括连接第一超导材料图案与第二超导材料图案的绝缘阻挡层。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，第一超导材料图案可操作地耦连到第一电容器垫，并且其中，第二超导材料图案延伸跨过第一超导材料图案以可操作地耦连到第二电容器垫。


3.根据权利要求1所述的装置，其中，该装置是梯度超导量子干涉器件。


4.根据权利要求3所述的装置，其中，约瑟夫逊结是包括被包含在第一超导材料图案之内的第一超导体金属以及被包含在第二超导材料图案之内的第二超导体金属的超导体-绝缘体-超导体约瑟夫逊结。


5.根据权利要求4所述的装置，其中，第一超导金属选自由1型超导材料和2型超导材料组成的第一组，其中，第二超导金属选自由1型超导材料和2型超导材料组成的第二组，并且其中，绝缘阻挡层是低温下电绝缘的电介质材料。


6.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
第三超导材料图案，其延伸跨过第一超导材料图案；和
第二约瑟夫逊结，其包括连接第三超导材料图案与第一超导材料图案的第二绝缘阻挡层。


7.一种装置，包括：
超导材料环；
横跨超导材料环定位的超导材料路径；；和
约瑟夫逊结，其包括连接超导体材料环与超导体材料路径的绝缘阻挡层。


8.根据权利要求7所述的装置，其中，约瑟夫逊结位于超导体材料路径跨过超导体材料环的一个位置。


9.根据权利要求8所述的装置，其中，该装置是梯度超导量子干涉器件，并且其中，约瑟夫逊结是超导体-绝缘体-超导体约瑟夫逊结。


10.根据权利要求9所述的装置，其中，超导材料环和超导材料路径位于半导体衬底上，其中，超导材料环可操作地耦连到第一电容器垫，并且其中，超导材料路径跨过超导材料环以可操作地连接到第二电容器垫。


11.根据权利要求10所述的装置，其中，超导材料环包括选自由1型超导材料和2型超导材料组成的第一组的材料，其中，超导体材料路径包括选自由1型超导材料和2型超导材料组成的第二组的另一种材料，并且其中，绝缘阻挡层是低温下电绝缘的电介质材料。


12.一种装置，包括：
第一超导通路，位于衬底上；
第二超导通路，其在一个位置处跨过第一超导通路；和
约瑟夫逊结，其位于该位置并且包括第一超导通路的第一超导材料、第二超导通路的第二超导材料、以及绝缘阻挡层。


13.根据权利要求12所述的装置，进一步包括：
第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·桑德贝格，V·亚迪加，H·派克，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US