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Projektstart „AHEAD2020“ für die Entwicklung von Mikrowellen-SQUID-Multiplexern

04.12.2020

Im Rahmen des Forschungsrahmenprogramms Horizon2020 wurde das Verbundvorhaben „AHEAD2020“ (Activities in the High-Energy Astrophysics Domain) gestartet. In einem Arbeitspaket von AHEAD2020 sollen in enger Kooperation mit internationalen Partnern Mikrowellen-SQUID-Multiplexer entwickelt und im Reinraumzentrum der PTB hergestellt werden. Die Multiplexschaltungen dienen zum Auslesen von supraleitenden Röntgendetektoren, sog. Transition Edge Sensors (TES).



Als Vorlaufforschung für einen Nachfolger des Röntgen-Spektrometers X-IFU der ESA Mission „Athena“ soll eine Mikrowellen-Multiplexer-Auslesung von TES auf der Basis von RF-SQUIDs weiterentwickelt werden. Dabei soll die Detektor-Array-Größe (Anzahl Pixel) erhöht werden.

Im Rahmen von AHEAD2020 wird der Fachbereich „Quantenelektronik“ der PTB diese Entwicklung in Kooperation mit dem Fachbereich „Kryosensorik“, dem niederländischen Institut SRON (Netherlands Institute for Space Research) und dem AIST (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Japan) durchführen.

Hierzu werden RF-SQUIDs basierend auf sogenannten SIS-Josephson-Kontakten mit der Materialfolge Nb-AlOx-Nb in Hochfrequenzschaltungen (Bandbreite 1 GHz bis 10 GHz) integriert (siehe Bild). Die Schaltungen werden im Hinblick auf kritische Stromdichte, Parameterstreuung, Frequenzbandbreite, Frequenzauflösung und Gütefaktoren für die Anwendung bei Temperaturen unterhalb von 4 K optimiert. Die Herstellung der Schaltungen erfolgt im Reinraumzentrum der PTB Braunschweig mit bis zu vier unabhängigen Nb-Lagen.

Waferlayout der ersten Chip-Generation
Bild 1: Waferlayout der ersten Chip-Generation

 

 

 

Fachbereich 2.4 „Quantenelektronik“