高温超导约瑟夫森结电学参数不确定度评定

廉亚芳1,2徐达1赵昌昊1刘运霖1,2周琨荔1施杨1钱璐帅2赵建亭1
1.中国计量科学研究院2.中国计量大学
摘要：高温超导量子电压标准可在液氮温区工作，有利于量子电压标准的大规模推广使用。约瑟夫森电压正比于驱动微波的频率，而微波频率应当与结的特征频率匹配，因此需要准确评估结的正常态电阻和临界电流来确定结的特征频率。在LSAT衬底上制备出高温超导约瑟夫森双晶结（HTS JJ），采用四端法测量高温超导约瑟夫森结Ⅰ-Ⅴ特性曲线，通过分析Ⅰ-Ⅴ曲线特性来获取LSAT双晶结的正常态电阻及临界电流。高温超导约瑟夫森结Ⅰ-Ⅴ特性中存在噪声圆化和自热效应两种畸变，导致正常态电阻与临界电流变化。为在这两种畸变存在的情况下仍能准确估计出HTS JJ电学参数，采用几何平均准则与RSJ模型组合的方法，对正常态电阻及本征临界电流值进行估计，并评定其不确定度。实验及评定结果表明，LSAT衬底上的4μm双晶结为SNS结且符合RSJ模型，正常态电阻值为0.063 97Ω，合成相对标准不确定度为6.1%；本征临界电流为3.321 4 mA，合成相对标准不确定度为6.0%。该工作将为研制实用化高温超导量子电压标准装置提供支撑。