器件和电路研究

   器件和电路研究(Superconducting Quantum Devices and Circuits 

  • 超导纳米线单光子探测器件(SNSPD 
  • 超导量子干涉器件(SQUID 
  • 新型量子器件(Novel Quantum Devices 
  • 超导电路(Superconducting Circuits 

  超导量子器件与电路 

     超导器件与电路具有灵敏度高、速度快、损耗低、频带宽等优势,可以应用于半导体器件无法胜任的关键领域,在信息技术、天文观测、人口健康、资源探测、国防建设等基础科学和前沿技术领域具有重要的应用前景。本研究方向涵盖超导探测器、传感器、数字电路、量子比特等超导电子学主要领域,依托中科院超导电子学卓越创新中心的国际先进超导器件与电路研发平台、全面开展超导量子器件与电路应用基础研究。 

  主要研究课题包括: 

  1.    超导薄膜、器件制备与物理 

      以超导量子器件和电路应用为导向,研究超导及其它材料薄膜生长、各种超导约瑟夫森结(Josephson Junctiong, JJ)制备技术和器件物理,探索器件噪声机理和新材料、新原理器件。 

  2.    超导量子干涉器件(SQUID,nano-SQUID) 

  研究超导量子干涉器件(Superconducting QUantum Interference Device, SQUID)和纳米超导量子干涉器件(nano-SQUID)设计方法、器件制备工艺和特性表征技术;针对各种高灵敏度磁通探测和单电子自旋探测的前沿应用需求,研发高性能SQUID磁强计、高平衡度SQUID平面梯度计、nano-SQUID探针等系列SQUID器件和相关应用技术。 

  3.    超导纳米线单光子探测器(SNSPD) 

      研究超导纳米线单光子探测器(Superconducting Nanowire Single Photon Detector, SNSPD)设计、微纳加工和测量表征技术,探索器件物理和噪声机理;面向量子信息、激光通信、成像等前沿应用需求,研发可见光、红外等各种波长高性能SNSPD探测器和相关应用技术。 

  4.    超导转变边缘探测器(TES) 

      研究超导转变边缘探测器(Transition Edge Sensor, TES)设计、器件制备与测量表征技术。针对原初引力波探测、X射线成像和高精度能谱分析等基础前沿应用需求,研发TES器件和多像素阵列、各种SQUID读出电路以及TES系统集成技术,开展相关应用探索。 

  5.    超导大规模集成工艺与数字电路 

      研发基于超导铌(Nb)和氮化铌(NbN)材料的超导大规模集成电路设计仿真、制备工艺、测量表征和系统集成等关键技术;研制超导单磁通量子(Single Flux Quantum, SFQ)电路等各种低功耗、超快速超导数字电路,开展在高性能数字计算、量子绝热计算、高速数模转换和低温读出电路等领域的应用探索。 

  6.    超导量子比特器件(Qubit) 

  开展超导量子比特器件基础研究,研发新材料、新结构超导Qubit器件制备和规模集成技术,研究器件噪声和退相干机理,开展量子计算、参量放大等前沿应用探索。 

  本研究方向现有科研人员15名,其中研究员4名,副研究员4名,工程师4名,研究生等流动人员约20名。

Nano SQUID器件

SQUID器件 

超导集成电路与半导体工艺发展图

1000个约瑟夫森结阵

SNSPD器件

 

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