Entwicklung von Josephsonschaltungen mit integrierten Flussquanten-Phasenschieberelementen

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Niemeyer
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5436937

Die Operationseigenschaften supraleitender Einzelflussquantenschaltungen können durch Realisierung komplementärer Josephsonanordnungen wesentlich verbessert werden (Reduzierung der Zellendimensionen, Aufweitung der Toleranzbereiche). Ein solcher Ansatz entspricht den in der Halbleitertechnologie etablierten Prinzipien der CMOS-Technik. In der Supraleitungselektronik weisen komplementäre Schaltelemente gegenüber konventionellen eine charakteristische Phasendifferenz in der Stromstärke-Phasen-Beziehung auf. Bisher wurden solche Anordnungen nur für entweder Hochtemperatur-d-wave Supraleiter oder Tieftemperatursupraleiter (TTS) mit ferromagnetischer Barriere in Betracht gezogen. Ziel des Vorhabens ist, erstmals Designumgebung, Technologie und Schaltungsbetrieb mit miniaturisierten phasenschiebenden Elementen in Schleifenkonfiguration zu entwickeln und in TTS-Schaltungstechnik zu implementieren. Deren Funktion basiert auf Aufnahme einer kleinen Zahl von Flussquanten in supraleitenden Schleifen; die hierdurch induzierten Dauerkreisströme erzeugen eine definierte Phasenverschiebung pro Einheitslänge des supraleitenden Schleifenumfangs. Auf der Basis von phasenverschobenen Bauelementen lassen sich RSFQ-Schaltungen hervorragend den Josephson QubitSchaltungen mit notwendigerweise sehr kleinen Strömen anpassen. Dadurch wird eine neue leistungsfähige physikalische und technologische Basis für die Integration und den gemeinsamen Betrieb von Einzelflussquantenund Qubit-Modulen in kompaktem Schaltungslayout erreicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen