平面化多层超导集成电路中的互感和自感:微带线、带状线、弯折、蛇形线、地平面开孔
超导电性
2023-02-03 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
摘要
本文给出多层超导集成电路中各类电感的互感和自感数据:信号线宽从250 nm至几微米的微带线与带状线,它们位于同一电路层上彼此间距各异(从250 nm至几微米)和/或位于垂直间隔的不同层上;地平面中沿电感的长缝对其互感的影响;直角弯折的电感;蛇形线的电感。给出了基本电感的互感和自感的简单解析表达式,在极宽参数范围内以优于2%的精度描述实验数据。它们可用于超导集成电路设计及数值电感提取器的校准。测量使用在完全平面化工艺中制备的电路完成,该工艺具有八层铌和Nb/Al-AlOx/Nb约瑟夫森结,即MIT林肯实验室为超导电子学开发的SFQ5ee与SC1工艺。互感随带状线间距呈指数衰减,随微带线间距呈二次方衰减,强烈依赖于超导地平面中的磁场穿透深度,而信号线的超导特性实际上无关紧要。互感对超导导线线宽的弱依赖性表明,超导磁通变换器(所有使用交流功率、超导量子比特和传感器阵列的数字电路的关键组件)的面积随线宽缩放不佳,为此类电路的集成规模设定了可预测的上限。
引用
@article{arxiv.2112.08457,
title = {Mutual and self-inductance in planarized multilayered superconductor integrated circuits: Microstrips, striplines, bends, meanders, ground plane perforations},
author = {Sergey K. Tolpygo and Evan B. Golden and Terence J. Weir and Vladimir Bolkhovsky},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.08457},
year = {2023}
}
备注
35 pages, 28 figures, 2 tables, 86 references