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双通道约瑟夫森结阵测试系统的设计

马孟泽 曹文会 李劲劲 徐达 王仕建 高鹤 钟青 钟源

马孟泽,曹文会,李劲劲,等. 双通道约瑟夫森结阵测试系统的设计[J]. 计量科学与技术,2023, 67(3): 35-42 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0023
引用本文: 马孟泽,曹文会,李劲劲,等. 双通道约瑟夫森结阵测试系统的设计[J]. 计量科学与技术,2023, 67(3): 35-42 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0023
MA Mengze, CAO Wenhui, LI Jinjin, XU Da, WANG Shijian, GAO He, ZHONG Qing, ZHONG Yuan. Design of a Dual-Channel Josephson Array Test System[J]. Metrology Science and Technology, 2023, 67(3): 35-42. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0023
Citation: MA Mengze, CAO Wenhui, LI Jinjin, XU Da, WANG Shijian, GAO He, ZHONG Qing, ZHONG Yuan. Design of a Dual-Channel Josephson Array Test System[J]. Metrology Science and Technology, 2023, 67(3): 35-42. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0023

双通道约瑟夫森结阵测试系统的设计

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0023
基金项目: 国家市场监督管理总局科技计划项目(2021MK154);中国计量科学研究院基本业务费重点领域项目(AKYZD2012)。
详细信息
    作者简介:

    马孟泽(1997-),中国计量科学研究院在读研究生,研究方向:量子计量器件,邮箱:mamengze@nim.ac.cn

    通讯作者:

    曹文会(1983-),中国计量科学研究院副研究员,研究方向:量子计量器件,邮箱:caowh@nim.ac.cn

  • 中图分类号: TB971

Design of a Dual-Channel Josephson Array Test System

  • 摘要: 针对目前逐渐增多的芯片测试需求,设计了双通道约瑟夫森结阵测试系统,包括低温测试探杆、微波传输结构等关键部分。测试系统可实现对两个可编程约瑟夫森结阵器件进行同时测量,还可以实现两个芯片的叠加电压输出,通过对一个双通道可编程器件的测量验证了测试系统的上述功能。所测器件的最佳工作频率为17 GHz,在未加功率放大器的情况下工作功率为11 dBm。双通道小电压可编程约瑟夫森结阵器件最小结阵为1个结,输出电压为35.15 μV;最大结阵为512个结,输出电压为17998.42 μV,量子电压台阶的展宽范围为2 μV,这是由于34420A(1 V 档)噪声和测试系统噪声导致,满足量子电压测试需求。双通道的量子电压单结叠加输出为70.30 μV,512个结叠加输出为35996.84 μV,叠加后量子电压台阶的展宽范围也在2 μV以内,证明双通道约瑟夫森结阵测试系统不仅能对两个独立可编程芯片进行测量,还能够实现量子电压叠加输出功能,在不增加工艺难度的前提下,实现了更大量子电压的输出。
  • 图  1  约瑟夫森结阵I-V特性曲线

    Figure  1.  Josephson junction I-V characteristic curve

    图  2  PJVS结阵结构

    Figure  2.  Structure of PJVS

    图  3  双通道结阵叠加原理

    Figure  3.  Principle of superposition for dual-channel arrays

    图  4  测试系统框图

    Figure  4.  Block diagram of the test system

    图  5  绝热盒实物图

    Figure  5.  Photo of the insulation box

    图  6  直流I-V特性曲线

    Figure  6.  DC I-V characteristic curve

    图  7  交流I-V特性曲线

    Figure  7.  AC I-V characteristic curve

    图  8  第一台阶局部扫描图

    Figure  8.  Partial scan of the first voltage step

    图  9  叠加交流I-V特性曲线

    Figure  9.  Superimposed AC I-V characteristic curve

    图  10  叠加后第一台阶局部扫描图

    Figure  10.  Partial scan of the first voltage step after superimposing

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出版历程
  • 收稿日期:  2023-02-03
  • 录用日期:  2023-03-07
  • 修回日期:  2023-03-31
  • 网络出版日期:  2023-04-11
  • 刊出日期:  2023-03-18

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