[发明专利]全张量磁场梯度测量组件及制备方法

权利要求书

1.一种全张量磁场梯度测量组件的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括：

首先提供一衬底，然后在所述衬底上至少制备形成第一SQUID器件、第二SQUID器件、第三SQUID器件、第四SQUID器件、第五SQUID器件以及第一梯度线圈、第二梯度线圈、第三梯度线圈、第四梯度线圈、第五梯度线圈，其中，所述第一梯度线圈与所述第一SQUID器件相连，用于测量Gxx磁场梯度分量；所述第二梯度线圈与所述第二SQUID器件相连，用于测量Gyy磁场梯度分量；所述第三梯度线圈与所述第三SQUID器件相连，用于测量Gyx磁场梯度分量；所述第四梯度线圈与所述第四SQUID器件相连，用于测量Gzx磁场梯度分量；所述第五梯度线圈与所述第五SQUID器件相连，用于测量Gzy磁场梯度分量；

其中，所述第一梯度线圈包括两个线圈且所述两个线圈的法线方向与X轴方向平行且中心连线与X轴方向平行；所述第二梯度线圈包括两个线圈且所述两个线圈的法线方向与Y轴方向平行且中心连线与Y轴方向平行；所述第三梯度线圈包括两个线圈且所述两个线圈的法线方向与Y轴方向平行且中心连线与X轴方向平行；所述第四梯度线圈包括两个线圈且所述两个线圈的法线方向与Z轴方向平行且中心连线与X轴方向平行；所述第五梯度线圈包括两个线圈且所述两个线圈的法线方向与Z轴方向平行并且中心连线与Y轴方向平行。

2.根据权利要求1所述的全张量磁场梯度测量组件的制备方法，其特征在于：所述第一SQUID器件的制备方法包括步骤：

1)于所述衬底上依次外延生长第一超导材料层、第一绝缘材料层、第二超导材料层的三层薄膜结构；

2)刻蚀所述三层薄膜结构，以形成超导环和底电极；

3)刻蚀所述底电极上的部分所述第二超导材料层和第一绝缘材料层以形成约瑟夫森结；

4)在步骤3)形成的结构表面形成第二绝缘材料层，开孔以露出所述约瑟夫森结的第二超导材料层表面、底电极表面；

5)沉积第三超导材料层，并刻蚀所述第三超导材料层形成顶电极和输入线圈，所述顶电极用于引出所述约瑟夫森结。

3.根据权利要求2所述的全张量磁场梯度测量组件的制备方法，其特征在于：所述第二SQUID器件、第三SQUID器件、第四SQUID器件以及第五SQUID器件的制备方法与所述第一SQUID器件的制备方法相同。

4.根据权利要求3所述的全张量磁场梯度测量组件的制备方法，其特征在于：所述第一梯度线圈的制备方法包括：

在步骤2)中，形成所述超导环和底电极的同时，刻蚀所述三层薄膜结构，形成多条底层梯度线圈层；

在步骤3)中，形成所述约瑟夫森结的同时，刻蚀去除所述多条底层梯度线圈层上的所述第二超导材料层和第一绝缘材料层；

在步骤4)中，开孔露出所述约瑟夫森结的第二超导材料层表面、底电极表面的同时，开孔露出每条底层梯度线圈层的两端表面；

在步骤5)中，形成所述顶电极、输入线圈的同时，刻蚀所述第三超导材料层形成多条顶层梯度线圈层，所述顶层梯度线圈层通过开孔连接相邻两条底层梯度线圈层，所述顶层梯度线圈层和底层梯度线圈层构成第一梯度线圈，所述第一梯度线圈与所述输入线圈相连。

5.根据权利要求3所述的全张量磁场梯度测量组件的制备方法，其特征在于：所述第二梯度线圈的制备方法包括：

在步骤2)中，形成所述超导环和底电极的同时，刻蚀所述三层薄膜结构，形成多条底层梯度线圈层；

在步骤3)中，形成所述约瑟夫森结的同时，刻蚀去除所述多条底层梯度线圈层上的所述第二超导材料层和第一绝缘材料层；

在步骤4)中，开孔露出所述约瑟夫森结的第二超导材料层表面、底电极表面的同时，开孔露出每条底层梯度线圈层的两端表面；

在步骤5)中，形成所述顶电极、输入线圈的同时，刻蚀所述第三超导材料层形成多条顶层梯度线圈层，所述顶层梯度线圈层通过开孔连接相邻两条底层梯度线圈层，所述顶层梯度线圈层和底层梯度线圈层构成第二梯度线圈，所述第二梯度线圈与所述输入线圈相连。