Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Aktuelle Entwicklungen programmierbarer Spannungsnormale auf Basis der Josephson-Effekte bilden den Schwerpunkt unserer Arbeiten. Diese programmierbaren Josephson-Spannungsnormale spielen in den letzten Jahren eine zunehmend wichtigere Rolle, nachdem weltweit in allen bedeutenden Staatsinstituten sowie etlichen Firmen-Laboratorien konventionelle 1-V- und 10-V-Josephson-Spannungsnormale erfolgreich betrieben werden. Im Gegensatz zu den konventionellen Spannungsnormalen aus unterdämpften Josephson-Kontakten bestehen die programmierbaren Spannungsnormale aus überdämpften Josephson-Kontakten, die sich z.B. mit einer Schichtenfolge aus Supraleiter / Isolator / Normalleiter / Isolator / Supraleiter (SINIS) herstellen lassen. Überdämpfte Josephson-Kontakte zeigen eine nichthysteretische Stromstärke-Spannungs-Kennlinie, die auch unter Mikrowellen-Einstrahlung eindeutig bleibt. 1-V-Schaltungen aus 8192 SINIS-Kontakten mit binärer Unterteilung werden an der PTB sowie an einigen europäischen Staatsinstituten erfolgreich eingesetzt. Neben den 1-V-Schaltungen konnten erste funktionsfähige 10-V-Schaltungen aus knapp 70 000 SINIS-Kontakten realisiert werden.

Aufgaben sind:

• Entwicklung, Herstellung und Untersuchung von binär unterteilten Josephson-Reihenschaltungen für programmierbare Spannungsnormale
  
  
• Entwicklung eines puls-getriebenen AC-Josephson-Spannungsnormals einschließlich Herstellung und Untersuchung geeigneter Josephson-Reihenschaltungen (JAWS)
  
  
• Untersuchung verschiedener Materialien für optimierte Josephson-Kontakte
  

Dabei werden auf technologischer Seite die Möglichkeiten des Fachbereichs im Reinraumzentrum der PTB genutzt, auf messtechnischer Seite findet eine enge Zusammenarbeit mit Fachbereich 2.6 bzw. der Arbeitsgruppe 2.63 Josephson-Effekt, Spannung statt. Die Entwicklungsarbeiten finden teilweise im Rahmen von nationalen und internationalen Projekten statt, z.Z. insbesondere im Rahmen des Projekts JoSy (EMRP JRP T4.J03), des EUROMET-Projekts 756 und des Projekts S-PULSE (Unterstützungsmaßnahme in FP7).

Auch darüber hinaus sind die Forschungsarbeiten in nationale und internationale Projekte und Kooperationen integriert (Projekt- und Kooperationspartner).

Im Mai 2009 haben wir im Rahmen von S-PULSE den Workshop "Applied Superconductor Electronics in Quantum Metrology" (Informationen in Englisch) veranstaltet.

Im Oktober 2008 haben wir die Tagung Kryoelektronische Bauelemente (Kryo 2008) ausgerichtet. Informationen zu dieser Veranstaltung finden sich unter Kryo 2008, Presseinfo der PTB und dem IEEE CSC European Superconductivity News Forum.