Durch Strukturierung ferromagnetischer Filme mit periodischen Lochgittern auf Nanometerskala lassen sich die Eigenschaften der Filme gezielt verändern. In systematischen Untersuchungen der magnetischen Eigenschaften solcher Lochgitter konnte nun erstmals ein neuartiger Typ magnetischer Domänenübergänge, die sogenannten Superdomänenwände, nachgewiesen und untersucht werden.

In einem von der PTB koordinierten europäischen Forschungsprojekt wird Messtechnik für magnetische Sensoren entwickelt.

Die Serienschaltung von Halbleiter-Einzelelektronenpumpen mit integrierter Ladungsdetektion stellt einen wichtigen Schritt auf dem Weg zu einem zukünftigen Quanten-Stromstandard dar. Dabei auftretende Rückkopplungseffekte können zudem die Stabilität der Einzelelektronenpumpen verbessern.

Eine halbleiterbasierte Einzelladungspumpe ermöglicht die kontrollierte Emission einzelner Elektronen und Löcher in ein zweidimensionales Elektronensystem auch noch bei höchsten Magnetfeldern von 30 Tesla. Dies erlaubt die gezielte Erzeugung von Anregungen in ganzzahligen und insbesondere auch fraktionalen Quanten-Hall-Systemen.

In der PTB konnte erstmals mit einer integrierten Halbleiterschaltung eine quantisierte Spannung erzeugt werden. Dies gelang durch Verbindung einer Einzelelektronenpumpe und eines Quanten-Hall-Widerstandes auf einem Halbleiterchip. Bislang konnten solche quantisierten Spannungen nur mittels supraleitender Schaltungen erzeugt werden.

Wie Schlagzeilen in der Presse immer wieder belegen, ist die Ortung von Bomben-Blindgängern aus dem zweiten Weltkrieg auch heute noch ein Problem. Im Rahmen einer Kooperation zwischen der Arbeitsgruppe „Magnetische Messtechnik“ der PTB Braunschweig und der Firma Sensys GmbH, Bad Saarow, wird an neuen Testverfahren gearbeitet, mit denen Sonden für die Suche nach diesen Blindgängern überprüft und...

Bei Frequenzvergleichen zwischen verschiedenen Laboren kann ein Synchronisationsfehler der jeweils verwendeten Frequenzzähler zu einer systematischen Frequenzabweichung führen. Mittels eines neu entwickelten optischen Verfahrens war es möglich, über eine phasenstabilisierte Glasfaserverbindung von 900 Kilometern Länge den Synchronisationsfehler zweier Zähler in Braunschweig und München mit einer...

Ein neu entdeckter Effekt in magnetischen Tunnelstrukturen erlaubt die Kontrolle von Thermospannungen in nanoelektronischen Schaltungen

Durch Konvertierung eines optischen Frequenzkamms in den THz-Bereich wurde eine Technik zur hochpräzisen, rückführbaren Messung von THz-Frequenzen demonstriert.

Durch Anregung von GaAs-Quantenfilmen mit Femtosekunden-Laserimpulsen wurden ultraschnelle Oszillationen von Ladungsträgern in der Ebene der Quantenfilme induziert. Diese Oszillationen, die ohne das Anlegen eines äußeren Feldes auftreten, zeigen, dass der Übergang von leichten zu schweren Löchern in GaAs-Quantenfilmen zur Emission von THz-Strahlung genutzt werden kann.

Aus einer amorphen NbSi-Schicht wurde eine Transistor-Nanodrahtstruktur hergestellt, die aus einer Insel zwischen zwei schmalen Bereichen und einer daran kapazitiv angekoppelten Gateelektrode besteht. Im Experiment zeigte die Struktur die erwartete periodische Abhängigkeit der IU-Kennlinie von der Gatespannung.

Zur Herstellung optimierter programmierbarer 10-V-Spannungsnormalschaltungen für den Einsatz bei 70 GHz werden an der PTB SNS-Josephson-Kontakte mit Nb_xSi_1-x-Barrieren eingesetzt.

Für den Frequenzbereich 2 GHz – 6 GHz wurden verschiedene On-Chip-Mikrowellenkomponenten entwickelt und hergestellt, darunter supraleitende Koplanar-Wellenleiter-Resonatoren und LC-Resonatoren hoher Güte. Die Integration von Josephsonkontakten oder SQUDs in diese supraleitenden Resonatoren soll die Messung von kleinsten Signalen mit hoher Empfindlichkeit ermöglichen.

Die Ausgangspannung von Spannungsnormalen aus pulsgetriebenen AC-Josephson-Schaltungen konnte durch den Einsatz von Josephson-Kontakten mit Nb_xSi_1-x-Barrieren erhöht werden, wodurch ein Betrieb bei höheren Pulsfolgefrequenzen ermöglicht wird.

In einer Kooperation mit der Universität Tübingen wurden verschiedene Nano-SQUID-Schaltungen hergestellt und erfolgreich eingesetzt. Durch Weiterentwicklung der Technologie konnten SQUID-Designs weiter miniaturisiert werden, wobei Josephson-Kontakte mit Abmessungen kleiner als 100 nm realisiert wurden.

In Kooperation mit dem Forschungszentrum Jülich und dem Institut für Mikrostrukturphysik RAS in Nizhny Novgorod, Russland, gelang die Herstellung von Josephson-Oszillatoren mit einer bei Zimmertemperatur verfügbaren Leistung von bis zu 7 µW im Frequenzbereich von 0,15 bis 0,25 THz.

Zur Detektion von Pumpfehlern wurden Serienschaltungen von Einzelelektronenpumpen zusammen mit Einzelelektronen-Transistoren auf einem Chip integriert.

Die Einzelelektronen-Haltezeiten einer hybriden Speicherzelle konnten durch gezielte Unterdrückung des Einzelphotonen-Emissionsrauschens ihrer unmittelbaren elektromagnetischen Umgebung um mehrere Größenordnungen verlängert werden. Dank eines doppelt-geschirmten Probenraums im Messkryostaten des finnischen metrologischen Instituts MIKES stieg die Haltezeit einer Speicherzelle von ursprünglich 20...

Für die Wechselleistungsmesstechnik und Netzqualitätsmessungen wurde ein Digitalisierer höchster Abtastgenauigkeit entwickelt. Das kompakte und mehrkanalige Abtastsystem weist integrale Nichtlinearitäten von einigen μV/V bei Abtastraten bis zu 128 kHz auf und wird die Messmöglichkeiten der PTB im Bereich der Wechselleistung- und Netzqualitäts-Messungen erweitern. Die damit erreichbaren...

Optische Telekommunikationsfasern werden inzwischen auch zur Zeit- und Frequenzübertragung genutzt. Als weltweit längste realisierte Verbindung wurden jetzt zwei 900 km phasenstabilisierte Glasfaserverbindungen zwischen der PTB Braunschweig und dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) in Garching charakterisiert. In Langzeitmessungen konnte gezeigt werden, dass der relative Frequenzfehler...