【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員陳壘、王鎮(zhèn)提出了一種新型3D nano-SQUID超導(dǎo)存儲(chǔ)器件，發(fā)現(xiàn)利用其特有的偏離正弦函數(shù)的電流-位相關(guān)系。研究結(jié)果以Miniaturization of the Superconducting Memory Cell via a Three-Dimensional Nb Nano-Superconducting Quantum Interference Device為題發(fā)表在ACS Nano期刊上。
 

　　高速超導(dǎo)存儲(chǔ)器是發(fā)展超導(dǎo)高性能計(jì)算技術(shù)的核心器件之一。長(zhǎng)期以來，由于存儲(chǔ)原理、集成度等原因，超導(dǎo)存儲(chǔ)器經(jīng)歷了漫長(zhǎng)而遲緩的發(fā)展進(jìn)程。在當(dāng)前眾多低溫超導(dǎo)存儲(chǔ)方案中，通過磁通量子存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是有可能實(shí)現(xiàn)皮秒量級(jí)的高速讀寫速度，但是由于超導(dǎo)電路在存儲(chǔ)磁通量子時(shí)受到電感條件限制，導(dǎo)致存儲(chǔ)單元物理尺寸(目前60×60 μm2)難以縮小與集成，無法達(dá)到實(shí)際應(yīng)用需求。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)在2016年發(fā)明了一種3D結(jié)構(gòu)的nano-SQUID器件，實(shí)現(xiàn)了器件綜合性能的大幅度提升。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)通過深入研究3D nano-SQUID器件的物理和電學(xué)特性，發(fā)現(xiàn)了3D nano-SQUID的電流相位關(guān)系具有偏離約瑟夫森效應(yīng)的正弦函數(shù)關(guān)系，為超導(dǎo)存儲(chǔ)器件研究提供了新的研究思路。基于該思路，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)、制備了一種新型3D nano-SQUID超導(dǎo)存儲(chǔ)單元(8×9 μm2)，并成功驗(yàn)證了存儲(chǔ)單元的讀寫功能，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了偏離正弦函數(shù)的電流-相位關(guān)系在鎖存磁通量子時(shí)可以等效于電路電感，為進(jìn)一步縮小存儲(chǔ)單元面積提供了科學(xué)依據(jù)。
 

　　陳壘為論文第一作者和通訊作者，王鎮(zhèn)為論文通訊作者。該工作獲得中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、中科院前沿重點(diǎn)項(xiàng)目、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、國家自然基金儀器研發(fā)等項(xiàng)目支持。