[发明专利]一种磁通超导探测器及制备方法以及探测方法

权利要求书

1.一种探测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)提供一磁通超导探测器，所述磁通超导探测器包括：

衬底，以及分立形成于所述衬底表面的第一超导材料层及第二超导材料层；

绝缘夹层，形成于所述衬底上表面，且位于所述第一超导材料层及所述第二超导材料层之间，所述绝缘夹层、所述第一超导材料层以及所述第二超导材料的上表面相平齐；所述绝缘夹层的厚度为10～20nm；

绝缘底层，位于所述第二超导材料层与所述衬底之间，且与所述绝缘夹层相连接，其中，所述绝缘底层、所述绝缘夹层、所述第一超导材料层、所述第二超导材料层以及所述衬底共同构成平面超导结构；

超导纳米桥结，位于所述平面超导结构上表面，所述超导纳米桥结连接所述第一超导材料层和所述第二超导材料层，且包括横跨所述绝缘夹层的桥结区以及连接于所述桥结区两端的辅助区，所述超导纳米桥结的桥结区的宽度为10～50nm；其中，所述超导纳米桥结为一个，用单个超导纳米桥结的桥结区替代nanoSQUID工作中两个并联的纳米结加上一个超导环的作用；

2)将所述磁通超导探测器置于待测物的磁场中，使所述超导纳米桥结所在平面垂直于被测磁场方向放置，其中，所述磁通超导探测器的临界电流随所述超导纳米桥结区域的磁通的变化呈预设规律变化；

3)测量第一个磁通偏置内的所述临界电流，以获得所述超导纳米桥结区域的磁通变化信息，实现所述待测物的探测，其中，所述磁通超导探测器基于单个所述超导纳米桥结、所述第一超导材料层和所述第二超导材料层工作，此结临界电流周期变化的峰值会随磁通数量增加而减小，其中，选择在一个磁通量子范围内，它的临界电流的变化和SQUID临界电流的变化类似，以降低磁通噪音，所述磁通超导探测器的可测磁矩M≥2aΦ_noise/μ₀，其中，Φ_noise为磁通噪音，μ₀为真空磁导率，a为所述超导纳米桥结区域的半径，以提高磁矩灵敏度和空间分辨率，减小器件对背景磁场的影响。

2.根据权利要求1所述的探测方法，其特征在于，所述桥结区垂直于所述绝缘夹层，且所述桥结区的宽度小于所述辅助区的宽度。

3.根据权利要求1所述的探测方法，其特征在于，所述衬底的材料选自MgO、蓝宝石、Si₃N₄、Al₂O₃及SiO₂中的至少一种，所述第一超导材料层的材料选自Nb、NbN、NbTi及NbTiN中的至少一种；所述第二超导材料层的材料选自Nb、NbN、NbTi及NbTiN中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的探测方法，其特征在于，步骤2)中，所述预设规律表示为：Ic(H)/Ic(0)＝|sin(πΦ/Φ0)/(πΦ/Φ0)|，其中，Φ为在所述待测物磁场H作用下所述超导纳米桥结区域的磁通，Φ0为一个磁通量子，Ic(H)为所述磁通超导探测器临界电流，Ic(0)指所述磁通超导探测器在零磁场下的临界电流。