Einzelflußquantenelektronik-Schaltungen in Niob-Technologie
Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2003
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| Format: | UnknownFormat |
| Sprache: | ger |
| Veröffentlicht: |
Ilmenau
ISLE
2003
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| Online Zugang: | Inhaltsverzeichnis Kurzbeschreibung |
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Tag hinzufügen | Zusammenfassung: | Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2003 In der vorliegenden Arbeit wurden auf dem (Trilayer-) Materialsystem Nb/AlO_x/Nb basierende Einzelflussquanten (RSFQ)-Schaltungen entworfen, optimiert und dann experimentell untersucht.\\ Die erforderliche Technologieentwicklung fusste auf den am Institut für Physikalische Hochtechnologie (IPHT) Jena vorhandenen Erfahrungen bei der Präparation ungeshunteter Josephsonkontakte, die zum Aufbau von Spannungsstandards verwendet werden. Weil die Herstellung geshunteter (stark gedämpfter) Josephsonkontakte Voraussetzung zur Realisierung schneller Einzelflussquantenschaltungen ist, wurde der relevante Prozess zunächst um einen Schritt zur Formierung externer Shunts mittels Dünnschichtwiderständen erweitert. Ausserdem wurde damit auch eine analoge Forderung für die Präparation von SQUID-Schaltkreisen erfüllt. Als geeignetes Widerstandsmaterial erwies sich Molybdän, das bei einer Schichtdicke von 80nm einen Flächenwiderstand von 1Ohm pro Strukturquadrat besitzt und darüberhinaus weitere Vorteile für die Herstellung von Widerstandsschichten in kryoelektronischen Schaltungen bietet.\\ Danach wurde der technologische Prozess durch weitere Schritte zur Präparation benötigter supraleitender und isolierender Schichten komplettiert. Mit der Herstellung geeigneter Teststrukturen zur Kontrolle aller wesentlichen Technologieparameter waren schliesslich die Voraussetzungen zur weiteren Optimierung des technologischen Prozesses gegeben.\\ Im Vorfeld der experimentellen Verifikation der Leistungsfähigkeit der entwickelten Technologie wurde nun ein RSFQ-Spannungsverdoppler hinsichtlich maximaler Ausbeute optimiert. Die nach der Schwerpunktmethode (Centers of Gravity Method) ausgeführte Optimierung ergab, dass die Funktionsfähigkeit des Verdopplers noch für Parametertoleranzen von +-35 gewährleistet war. Eine zusätzliche Abschätzung der Fehlerrate dieser optimierten Schaltung führte auf die Grössenordnung von 10^-40 Schaltfehlern pro Sekunde. Daher sind praktisch keine thermisch induzierten Schaltfehler bei einer Betriebstemperatur von 4,2K zu erwarten.\\ Nach Entwicklung eines Messplatzes zur elektrischen Charakterisierung von Einzelflussquantenschaltungen wurden weitere ausgewählte RSFQ-Strukturen realisiert und experimentell untersucht. Das Vorgehen wurde zunächst anhand einer einfacheren Schaltung (DC/SFQ-Wandler - Josephson-übertragungsleitung - SFQ/DC-Wandler) getestet. Danach folgten Aufbau und messtechnische Charakterisierung des zuvor optimierten Spannungsverdopplers. Mit Hilfe der Strom-Spannungs-Kennlinie wurde dessen Funktion bis zu einer Ausgangsfrequenz von 125GHz nachgewiesen.\\ Die bitgenaue Untersuchung von Einzelflussquanten-Schaltungen ist aufgrund ihrer hohen Dynamik nicht trivial. Insbesondere lassen sich Bitfehler in der Schaltung durch Messung zeitgemittelter Spannungen nicht detektieren. Deshalb wurde eine Schaltung zur Detektion von Bitfehlern des Spannungsverdopplers entworfen und der Nachweis einzelner Fehloperationen simuliert. |
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| Beschreibung: | X, 96 S Ill., graph. Darst |
| ISBN: | 3932633733 3-932633-73-3 |