上海微系統所超導存儲器件研究取得進展

　　【儀表網 儀表研發】近日，中國科學院上海微系統與信息技術研究所研究員陳壘、王鎮提出了一種新型3D nano-SQUID超導存儲器件，發現利用其特有的偏離正弦函數的電流-位相關系。研究結果以Miniaturization of the Superconducting Memory Cell via a Three-Dimensional Nb Nano-Superconducting Quantum Interference Device為題發表在ACS Nano期刊上。
 

　　高速超導存儲器是發展超導高性能計算技術的核心器件之一。長期以來，由于存儲原理、集成度等原因，超導存儲器經歷了漫長而遲緩的發展進程。在當前眾多低溫超導存儲方案中，通過磁通量子存儲數據是有可能實現皮秒量級的高速讀寫速度，但是由于超導電路在存儲磁通量子時受到電感條件限制，導致存儲單元物理尺寸(目前60×60 μm2)難以縮小與集成，無法達到實際應用需求。
 

　　研究團隊在2016年發明了一種3D結構的nano-SQUID器件，實現了器件綜合性能的大幅度提升。在此基礎上，團隊通過深入研究3D nano-SQUID器件的物理和電學特性，發現了3D nano-SQUID的電流相位關系具有偏離約瑟夫森效應的正弦函數關系，為超導存儲器件研究提供了新的研究思路。基于該思路，研究團隊設計、制備了一種新型3D nano-SQUID超導存儲單元(8×9 μm2)，并成功驗證了存儲單元的讀寫功能，實驗驗證了偏離正弦函數的電流-相位關系在鎖存磁通量子時可以等效于電路電感，為進一步縮小存儲單元面積提供了科學依據。
 

　　陳壘為論文第一作者和通訊作者，王鎮為論文通訊作者。該工作獲得中科院戰略性先導科技專項、中科院前沿重點項目、中科院青年創新促進會、國家自然基金儀器研發等項目支持。