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status_changed: 2024-04-30 15:12:01
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Ferring-Siebert, Anna
title: Untersuchung des niederfrequenten
Flussrauschens in dc-SQUIDs bei Temperaturen
unter 1K
title_en: Investigation of low-frequency flux noise in dc-SQUIDs at
temperatures below 1K
subjects: ddc-530
divisions: i-130700
adv_faculty: af-13
keywords: niederfrequentes Flussrauschen, excess noise, supraleitende Elektronik
cterms_swd: SQUID
cterms_swd: Rauschen
cterms_swd: noise
cterms_swd: Niederfrequenz
cterms_swd: Supraleitung
abstract: Der Ursprung des niederfrequenten Flussrauschens in supraleitenden Quantenbauteilen
wird seit vielen Jahren intensiv untersucht. Dennoch sind bis heute nicht alle Ursachen
verstanden. Aus diesem Grund wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit eine Vielzahl
von unterschiedlichen dc-SQUIDs entworfen, gefertigt und bei Temperaturen unter 1K
eingehend charakterisiert. Insbesondere wurde das niederfrequente magnetische Flussrauschen
mit Hilfe verschiedener Messaufbauten gemessen und detailliert analysiert. Zu den
untersuchten SQUIDs zählen nicht nur einfache Washer-SQUIDs, sondern auch komplexe,
als Stromsensor ausgeführte Parallel- und Seriengradiometer sowie N-SQUID-Serienarrays.
Diese stellen eine Serienschaltung aus N einzelnen SQUID-Zellen dar und finden üblicherweise
Verwendung als rauscharme Tieftemperaturverstärker. Die durchgeführten Untersuchungen
zielen darauf ab, eine Abhängigkeit des niederfrequenten Flussrauschens von
der Induktivität der SQUID-Leiterschleife, von herstellungsbedingten Verunreinigungen
isolierender Schichten, von dem verwendeten Material der Leiterschleife oder der Wasserstoffbeladung
von Nb-Strukturen zu untersuchen. Es zeigte sich, dass alle aufgeführten
Punkte das niederfrequente Flussrauschen beeinflussen und dass eine Optimierung daher
das niederfrequente Flussrauschen reduzieren kann. Mit den durchgeführten Messungen
konnte somit ein wichtiger Beitrag geleistet werden, um Licht auf die Frage nach Ursache
und Eigenschaften des niederfrequenten Zusatzflussrauschens in supraleitenden Quantenbauteilen
zu werfen und perspektivisch diesen Rauschbeitrag zu reduzieren.
abstract_translated_text: The origin of low-frequency flux noise in superconducting quantum devices has been studied
intensively for many years. However, not all sources are understood to date. For this
reason a variety of different dc SQUIDs were designed, fabricated and thoroughly characterized
at temperatures below 1K within this thesis. In particular, the low-frequency
magnetic flux noise was measured and analyzed in detail using different experimental setups.
The SQUIDs investigated include not only simple washer type SQUIDs, but also
complex current sensor SQUIDs in form of parallel and serial gradiometers as well as N
SQUID series arrays. These consist of N single SQUID cells connected in series and are
usually used as low-noise amplifiers operated at low temperatures. The investigations were
aimed at studying the dependence of low-frequency flux noise on the SQUID loop inductance,
fabrication induced impurities inside insulating layers, on the material forming the
SQUID loop or on the hydrogen content of the Nb structures. It turned out that all the
points listed influence the low-frequency flux noise and that optimization can therefore
reduce the low-frequency flux noise. The measurements carried out thus made an important
contribution to shedding light onto the question of the reasons and properties of
low-frequency excess flux noise in superconducting quantum devices and to reduce this
noise contribution in the future.
abstract_translated_lang: eng
date: 2024
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00034757
ppn_swb: 1888683759
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-347570
date_accepted: 2024-04-22
advisor: HASH(0x55d64f748890)
language: ger
bibsort: FERRINGSIEUNTERSUCHU
full_text_status: public
place_of_pub: Heidelberg
citation:   Ferring-Siebert, Anna  (2024) Untersuchung des niederfrequenten Flussrauschens in dc-SQUIDs bei Temperaturen unter 1K.  [Dissertation]     
document_url: http://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/34757/1/Dissertation_Anna_Ferring-Siebert_pdfa.pdf