Cryogenic thermometry based on superconducting microwave resonators

I sistemi criogenici come i magneti a bobine superconduttrici necessitano di un rilevamento distribuito della temperatura sistemi. Tuttavia, la maggior parte dei termometri disponibili richiede un numero significativo di cavi, che crea inconvenienti come conduzione di calore parassita e perdite di refrigerante, requisito per ampio spazio di passaggio. In questa tesi proponiamo di investigare il potenziale delle microonde rivelatori di induttanza cinetica (MKID) per il rilevamento criogenico della temperatura. Dopo l'indagine del proprietà superconduttive e RF degli MKID, abbiamo ottimizzato il loro design per questa applicazione. I risonatori della gamma Ghz sono stati realizzati con 150 nm di NbTi l50 nm su un substrato di zaffiro. Sono stati studiati tre metodi di fabbricazione (attacco al plasma, attacco a fascio ionico e sollevamento) per determinare quale fosse la più adatta per raggiungere le risoluzioni più basse possibili con l'ottica litografia. Si è scoperto che l'incisione con plasma fluorurato consente le migliori risoluzioni su NbTi. Un codice Matlab ci ha aiutato a creare i layout per molti chip con parametri diversi e loro proprietà sono state studiate. Abbiamo trovato una resistività NbTi a film sottile l50nm di 8,8 x 10^-7 W.m e a densità di corrente critica di 33 kA/mm2. Le proprietà RF non potevano ancora essere studiate adeguatamente, ma abbiamo capito come apportare miglioramenti alla configurazione elettronica per le prossime misurazioni RF.