Einzelflussquantenelektronik-Schaltungen in Niob-Technologie:
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| Published: |
Ilmenau
ISLE
2003
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| adam_text | ERIK ROMANUS EINZELFLUSSQUANTENELEKTRONIK-SCHALTUNGEN IN
NIOB-TECHNOLOGIE |AE VERLAG ISLE 2003 INHALTSVERZEICHNIS EINLEITUNG 1 1
SUPRALEITUNG UND JOSEPHSON-EFFEKTE 3 1.1 PHASENKOHAERENZ UND
FLUSSQUANTISIERUNG 3 1.2 JOSEPHSON-EFFEKTE 4 1.3 RCSJ-MODELL 5 2
GRUNDPRINZIPIEN DER EINZELFLUSSQUANTEN-ELEKTRONIK 7 2.1
SFQ-IMPULSERZEUGUNG 8 2.2 RSFQ-BASISZELLEN (AUSWAHL) 10 2.2.1 JOSEPHSON
UEBERTRAGUNGSLEITUNG (JOSEPHSON TRANSMISSION LINE) . . . . 10 2.2.2
SFQ-IMPULSTEILER (SPLITTER) 11 2.2.3 SFQ-PUFFERSTUFE (BUFFER STAGE) 11
2.2.4 SFQ-IMPULSZUSAMMENFUEHRUNG (CONFLUENCE BUFFER) 13 3 ENTWICKLUNG
EINES TECHNOLOGISCHEN PROZESSES ZUR HERSTELLUNG VON
EINZELFLUSSQUANTEN-SCHALTUNGEN 15 3.1 UNTERSUCHUNG VON
WIDERSTANDSSCHICHTEN ZUR HERSTELLUNG EXTERN GESHUNTETER
JOSEPHSON-KONTAKTE 15 3.1.1 ALUMINIUM 17 3.1.2 GOLD 18 3.1.3 CHROM 18
3.1.4 MOLYBDAEN 19 3.2 BESCHREIBUNG DES TECHNOLOGISCHEN GESAMTPROZESSES
ZUR HERSTELLUNG VON EINZELFLUSSQUANTEN-SCHALTUNGEN (PROZESSDEFINITION) 21
3.3 TESTSTRUKTUREN ZUR KONTROLLE TECHNOLOGIEABHAENGIGER
SCHALTKREISPARAMETER ... 24 3.3.1 SCHALTUNG ZUR UEBERPRUEFUNG DER
WIDERSTANDSSCHICHTEN 24 3.3.2 UNTERSUCHUNG AUSGEWAEHLTER
JOSEPHSON-KONTAKTE ALS GRUNDELEMENTE KRYOELEKTRONISCHER SCHALTUNGEN 26
3.3.3 SERIENSCHALTUNGEN UNGESHUNTETER JOSEPHSON-KONTAKTE ZUR
UNTERSUCHUNG DER STREUUNG DER KRITISCHEN STROEME 30 3.3.4
PARALLELFELD-SQUIDS ZUR BESTIMMUNG DER STREIFENLEITUNGSINDUKTIVITAETEN IN
DEN SUPRALEITENDEN LAGEN DER SCHALTUNG 33 4 BEISPIELENTWURF EINER
KOMPLEXEN EINZELFLUSSQUANTEN-SCHALTUNG: DER JOSEPHSON-SPANNUNGSVERDOPPLER
37 4.1 SIMULATIONSWERKZEUGE 37 VII VIII 4.2 FUNKTIONSPRINZIP EINES
JOSEPHSON-SPANNUNGSVERDOPPLERS 38 4.2.1 GRUNDPRINZIP DER
SPANNUNGSVERDOPPLUNG 38 4.2.2 ERSATZSCHALTBILD DES SPANNUNGSVERDOPPLERS
39 4.2.3 UNTERSUCHUNG DER FUNKTIONSWEISE DES SPANNUNGSVERDOPPLERS DURCH
SCHALTUNGSSIMULATION 40 4.3 TECHNOLOGIEBEZOGENE AUSBEUTEOPTIMIERUNG AUF
MAXIMALE PARAMETERTOLERANZ . 42 4.3.1 SCHWERPUNKTMETHODE
(CENTERS-OF-GRAVITY METHOD) FUER DAS DESIGN CENTERING 43 4.3.2
OPTIMIERUNG DES SPANNUNGSVERDOPPLERS MITTELS SCHWERPUNKTMETHODE . 44
4.3.3 ERMITTLUNG DER FEHLERRATE DURCH TRANSIENTE RAUSCHSIMULATION UND
ANA- LYTISCHE ABSCHAETZUNG 47 4.3.4 SCHLUSSFOLGERUNGEN FUER DIE
SCHALTKREISPRODUKTION 48 5 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR EVALUIERUNG
DER EINZELFLUSSQUANTEN- TECHNOLOGIE 49 5.1 TECHNOLOGISCHE VORAUSSETZUNGEN
49 5.1.1 SPUTTERANLAGEN FUER NIOBSCHICHTEN UND DAS TRILAYERPAKET
NB-AL/A10. -NB 51 5.1.2 BEDAMPFUNGSANLAGE B55 FUER WEICHE SUPRALEITER UND
ISOLATIONSSCHICHTEN 52 5.1.3 STRUKTURIERUNGSTECHNIK 52 5.2 MESSPLATZ ZUR
EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNG VON EINZELFLUSSQUANTEN-SCHALTUNGEN 53 5.3
DC/SFQ-WANDLER - JOSEPHSON-UEBERTRAGUNGSLEITUNG - SFQ/DC-WANDLER ... 55
5.4 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNG EINES JOSEPHSON-SPANNUNGSVERDOPPLERS 59
5.5 DIGITALER TEST EINES JOSEPHSON-SPANNUNGSVERDOPPLERS 63 6
ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 71 A DESIGN RULES
(RSFQ-TECHNOLOGIEDEFLNITIONEN) 75 A.L PHOTOMASKS (FOTOMASKEN) 76 A.2
HELP LAYERS (HILFSSCHICHTEN) 76 A.3 BASIC DESIGN RULES (GRUNDLEGENDE
ENTWURFSRICHTLINIEN) 77 A.3.1 PATTERNS (FOR ALL LAYERS) (STRUKTUREN (FUER
ALLE LAYER) 77 A.3.2 WIDTH AND SPACING INSIDE SINGLE LAYERS (BREITEN UND
ABSTAENDE INNERHALB EINZELNER LAYER) 77 A.3.3 SPACING BETWEEN DIFFERENT
LAYERS (ABSTAENDE ZWISCHEN VERSCHIEDENEN SCHICHTEN) 78 A.3.4 OVERLAP AND
CROSSING OF EDGES BETWEEN DIFFERENT LAYERS (UEBERLAPPUNG UND KREUZUNG VON
KANTEN ZWISCHEN VERSCHIEDENEN SCHICHTEN) 79 A.3.5 WAFER AND CHIP 79
A.3.6 ANODISATION AND CUTTING (ANODISIERUNG UND DURCHTRENNUNG DER ANODI-
SIERSTEGE) 80 A.3.7 REQUIREMENTS FOR GDS II FILE CORRECTNESS
(ANFORDERUNGEN AN DIE KOM- PATIBILITAET VON GDS II DATEIEN) 80 A.4
TECHNOLOGICAL PARAMETERS (TECHNOLOGISCHE PARAMETER) 80 A.4.1 JOSEPHSON
JUNCTIONS PARAMETERS (JOSEPHSON-KONTAKT PARAMETER) . . . . 80 A.4.2
INDUCTANCES OF STRIPLINES (INDUKTIVITAETEN VON STREIFENLEITUNGEN) 81 IX
A.4.3 NOMINAL VALUES OF AREA, CRITICAL CURRENT, DIAMETER AND SHUNT
RESISTOR FOR JOSEPHSON JUNCTIONS (NOMINALWERTE VON KONTAKTFLAECHE,
KRITISCHEM STROM, DURCHMESSER UND SHUNTWIDERSTAND FUER
JOSEPHSON-KONTAKTE) . . 81 A.5 FUTURE PLANS FOR IMPROVEMENT OF THE
TECHNOLOGY (ZUKUENFTIGE PLAENE FUER DEN AUS- BAU DER TECHNOLOGIE) 82 A.6
APPENDIX (ANHANG) 82 A.6.1 CONTENTS OF THE LAYOUT LIBRARY (BESTANDTEILE
DER ENTWURFSBIBLIOTHEK) . . 82 A.6.2 CROSS-SECTION
(QUERSCHNITTSZEICHNUNG) 83 A.6.3 STANDARD RSFQ CHIP LAYOUT 84 B LISTE
HAEUFIG VERWENDETER FORMELZEICHEN UND SYMBOLE 85 LITERATURVERZEICHNIS 89
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