用于高达0.5 T磁场的高自旋灵敏度Nb纳米超导量子干涉器件

我们研究了基于Nb薄膜和HfTi势垒的过阻尼约瑟夫森结的微带型亚微米直流超导量子干涉器件（dc SQUID）的电输运和噪声特性。这些SQUID设计用于在垂直于衬底平面的中等磁场 $B$（数十mT）下获得最佳自旋灵敏度 $S_\mu^{1/2}$。我们目前最好的SQUID可以在高达 $B\approx\pm50\,\rm{mT}$ 的磁场中连续工作，白噪声区均方根磁通噪声 $S_{\Phi,\rm w}^{1/2}\leq250\,\rm{n\Phi_0/Hz^{1/2}}$，自旋灵敏度 $S_{\mu}^{1/2}\leq29\,\rm{\mu_B/Hz^{1/2}}$。此外，我们展示了在 $B=0.5\,\rm{T}$ 下的工作性能，磁通灵敏度 $S_{\Phi,\rm w}^{1/2}\approx680\,\rm{n\Phi_0/Hz^{1/2}}$，电子自旋灵敏度 $S_{\mu}^{1/2}\approx79\,\rm{\mu_B/Hz^{1/2}}$。我们讨论了进一步提高纳米SQUID性能的策略。