【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于低温低噪声电子学测量领域，涉及一种待测超导器件物性测试装置及测试方法。
技术介绍
1、随着20世纪60年代约瑟夫森效应的发现，开启了基于低温超导约瑟夫结的弱电应用征程。经过半个多世纪的发展，低温超导相关的制冷技术和平面微纳制备技术都得到了快速的发展，已经能够提供几十k到mk温区的稳定低噪声工作环境、大规模约瑟夫森结阵列电路以及超导薄膜芯片。基于超导约瑟夫森结阵列电路和超导薄膜等技术，研究了大规模超导数字电路、超导量子电路和超导探测器等。近些年，基于约瑟夫森结的超导量子计算与模拟电路的研究层出不穷，尤其是在精密探测/传感、天文观测、基础应用研究和新型物理机制探索等方面展现出独特的优势。
2、以大规模超导技术为导向，麻省理工大学林肯实验室、hypres(豪埔里圣)、iphtjena(耶拿光子技术研究所)和nec(日本电气)等致力于研发多层超导工艺，该工艺是目前主流的超导电路方案之一。超导工艺的几何参数、电学特性参数、稳定性和均一性等，直接决定了超导电路的规模、信息传输的损耗、量子计算的深度和门电路操作的效率等。因此，针对超导工艺参数测试的多通道高精度的低温(4.2k)直流测试系统是面向大规模集成电路工程化的重要环节。
3、目前，现有技术的低温直流测试系统是石溪大学的研究人员开发的octopux测试系统，该系统提供三种测试通道容量，分别为32、64和128个。该系统具有价格昂贵、内部集成电流/电压表模块噪声大且精度低、电流/电压表的工作范围不易根据需要调节或更换以及难以实现百微安以下电流输入等缺点
4、因此，对于低温直流测试系统的研究是非常重要的；为了弥补目前低温直流测试系统的不足，有必要进一步对低温直流测试系统的噪声电压幅值、输入直流信号参数范围以及测试通道进行研究改进。
5、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本专利技术的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种待测超导器件物性测试装置及测试方法，用于解决现有技术中的低温直流测试系统具有价格昂贵、内部集成电流/电压表模块噪声大且精度低、电流/电压表的工作范围不易根据需要调节或更换以及难以实现百微安以下电流输入(电流输入信号参数范围为200ua至200ma)等问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种待测超导器件物性测试装置，所述待测超导器件物性测试装置包括：上位机、源表、开关切换模块和n通道低通滤波阵列；其中n为大于1的自然数；
3、所述上位机电连接所述源表的控制端和所述开关切换模块的控制端；所述上位机控制所述源表输出相应的激励信号范围，并控制所述开关切换模块选择对应工作通道；；
4、所述源表与所述开关切换模块电连接，所述开关切换模块通过所述n通道低通滤波阵列电连接到对应的测试端口；所述源表输出的激励信号范围传输至所述待测超导器件，所述待测超导器件反馈的测试信号传输至所述源表。
5、可选地，所述n通道低通滤波阵列由n个低通滤波器组成，其中每个低通滤波器之间相互独立。
6、可选地，所述开关切换模块设置为x行×y列的矩阵开关，所述矩阵开关由舌簧继电器组成，同一行各舌簧继电器的第一端连接在一起，同一列各舌簧继电器的第二端连接在一起，以实现电路的开关切换；其中x、y均为大于1的自然数。
7、可选地，所述开关切换模块与所述n通道低通滤波阵列之间，所述n通道低通滤波阵列与所述待测超导器件对应的测试端口之间均通过多通道屏蔽线缆电连接。
8、本专利技术还提供一种待测超导器件物性测试方法，基于上述所述待测超导器件物性测试装置实现，所述待测超导器件物性测试方法至少包括：所述待测超导器件设置于低温环境中，所述上位机、源表、开关切换模块和n通道低通滤波阵列均设置于常温环境中；通过所述上位机设置控制程序，所述控制程序控制所述源表输出相应的最佳激励信号范围，同时还控制所述开关切换模块选择对应工作通道；以实现所述源表与所述待测超导器件对应的测试端口的信号传输，为所述待测超导器件提供最佳激励信号范围；所述待测超导器件基于所述最佳激励信号输出测试信号；所述测试信号通过滤波处理后输出至所述源表。
9、可选地，测试过程中的噪声电压幅值范围为0.1uv～0.5uv。
10、可选地，a)所述控制程序为选中的待测超导器件配置激励信号初始范围，同时还选中对应待测超导器件的测试端口的工作通道，运行所述控制程序，并反馈测试信号至所述源表；
11、b)若待测超导器件反馈至所述源表的测试信号未出现预期现象，则手动修改所述控制程序设定的激励信号范围，选中的所述开关切换模块对应的工作通道不变，运行所述控制程序，并反馈测试信号；
12、c)重复执行步骤b)直至所述待测超导器件反馈至所述源表的测试信号出现预期现象，则获得最佳激励信号范围；
13、d)重复上述步骤，直至获得全部待测超导器件的最佳激励信号范围。
14、可选地，所述激励信号范围包括电流信号范围或电压信号范围，其中电流信号范围为+1na～+105ma或-1na～-105ma。
15、可选地，所述预期现象为所述测试信号产生跳变特性。
16、可选地，将测试得到的全部待测超导器件的最佳激励信号范围以及对应测试端口的工作通道均导入至所述上位机，所述上位机设置自动测试程序以最佳激励信号逐个对对应待测超导器件进行测试，以获得每个待测超导器件的测试特性。
17、可选地，所述待测超导器件的测试特性包括转变电流、能隙电压、转变斜率、转变宽度、低温电阻以及品质因子。
18、如上所述，本专利技术提供了一种待测超导器件物性测试装置及测试方法，具有以下有益效果：
19、1、本专利技术的待测超导器件物性测试装置基于源表和开关切换模块，并配合n通道低通滤波器阵列进行测试，通过上位机设置控制程序控制开关切换模块逐个对对应待测超导器件进行测试，或一次性导入矩阵开关时序导通列表序列和待测超导器件的最佳激励信号，按顺序测量待测超导器件对应的测试端口的直流物性。基于开关切换模块实现多通道测试，提高测试效率。基于n通道低通滤波器阵列降低测试过程中产生的噪声。
20、2、本专利技术的待测超导器件物性测试方法基于上述测试装置，实现多通道测试器件性能，提高了低温测试效率。电流信号范围为+1na～+105ma或-1na～-105ma的正常工作情况下，噪声电压幅值可控制在0.1uv～0.5uv范围，达到低电流输入测试的同时也可以实现低噪声的目的，使得测试的精度进一步提高。同时还极大减小了测试过程中低温的液氦和液氮等冷质的浪费，降低成本。
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1.一种待测超导器件物性测试装置，其特征在于，所述待测超导器件物性测试装置包括：上位机、源表、开关切换模块和N通道低通滤波阵列；其中N为大于1的自然数；
2.根据权利要求1所述的待测超导器件物性测试装置，其特征在于：所述N通道低通滤波阵列由N个低通滤波器组成，其中每个低通滤波器之间相互独立。
3.根据权利要求1所述的待测超导器件物性测试装置，其特征在于：所述开关切换模块设置为X行×Y列的矩阵开关，所述矩阵开关由舌簧继电器组成，同一行各舌簧继电器的第一端连接在一起，同一列各舌簧继电器的第二端连接在一起，以实现电路的开关切换；其中X、Y均为大于1的自然数。
4.根据权利要求1所述的待测超导器件物性测试装置，其特征在于：所述开关切换模块与所述N通道低通滤波阵列之间，所述N通道低通滤波阵列与所述待测超导器件对应的测试端口之间均通过多通道屏蔽线缆电连接。
5.一种待测超导器件物性测试方法，基于如权利要求1～4任意一项所述的待测超导器件物性测试装置，其特征在于，所述待测超导器件物性测试方法包括：
6.根据权利要求5所述的待测超导器件
7.根据权利要求5所述的待测超导器件物性测试方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的待测超导器件物性测试方法，其特征在于：所述激励信号范围包括电流信号范围或电压信号范围，其中电流信号范围为+1nA～+105mA或-1nA～-105mA。
9.根据权利要求7所述的待测超导器件物性测试方法，其特征在于：所述预期现象为所述测试信号产生跳变特性。
10.根据权利要求7所述的待测超导器件物性测试方法，其特征在于：将测试得到的全部待测超导器件的最佳激励信号范围以及对应测试端口的工作通道均导入至所述上位机，所述上位机设置自动测试程序以最佳激励信号逐个对对应待测超导器件进行测试，以获得每个待测超导器件的测试特性。
11.根据权利要求10所述的待测超导器件物性测试方法，其特征在于：所述待测超导器件的测试特性包括转变电流、能隙电压、转变斜率、转变宽度、低温电阻以及品质因子。
...【技术特征摘要】
1.一种待测超导器件物性测试装置，其特征在于，所述待测超导器件物性测试装置包括：上位机、源表、开关切换模块和n通道低通滤波阵列；其中n为大于1的自然数；
2.根据权利要求1所述的待测超导器件物性测试装置，其特征在于：所述n通道低通滤波阵列由n个低通滤波器组成，其中每个低通滤波器之间相互独立。
3.根据权利要求1所述的待测超导器件物性测试装置，其特征在于：所述开关切换模块设置为x行×y列的矩阵开关，所述矩阵开关由舌簧继电器组成，同一行各舌簧继电器的第一端连接在一起，同一列各舌簧继电器的第二端连接在一起，以实现电路的开关切换；其中x、y均为大于1的自然数。
4.根据权利要求1所述的待测超导器件物性测试装置，其特征在于：所述开关切换模块与所述n通道低通滤波阵列之间，所述n通道低通滤波阵列与所述待测超导器件对应的测试端口之间均通过多通道屏蔽线缆电连接。
5.一种待测超导器件物性测试方法，基于如权利要求1～4任意一项所述的待测超导器件物性测试装置，其特征在于，所述待测超导器件物性测试方法包括：
...【专利技术属性】
技术研发人员：伍文涛，徐飞，林志荣，张辰络，王镇，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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