Untersuchung von integrierten Schaltkreisen und Messsystemen für das Quantenvoltmeter

Im Rahmen des BMBF-Verbundvorhabens "Quantenvoltmeter" wurde ein neuartiges Instrument für die ultrapräzise, programmierbare und schnelle Erzeugung und Messung von elektrischen Spannungswerten entwickelt. Dieses Quantenvoltmeter besteht aus einer neuartigen Josephson-Reihenschaltung, einer kompakten und vereinfachten Mikrowellen-Quelle, einem Kleinkühler sowie der Steuerelektronik. Als ein Schwerpunkt in dem an der PTB von 1999 bis 2002 bearbeiteten Teilvorhaben konnten Josephson-Reihenschaltungen mit binärer Teilung für Ausgangsspannungen bis 1 V aus 8192 SINIS-Kontakten in der etablierten Nb/Al-Al2O3-Technologie erfolgreich entwickelt und hergestellt werden. Ein weiterer Schwerpunkt war die Entwicklung von RSFQ-Frequenzteilerschaltungen, die als Perspektive einen sehr kompakten Aufbau des Quantenvoltmeters erwarten lassen. Prototypen des Quantenvoltmeters werden inzwischen von der PTB für Präzisionsmessungen und Anwendungen routinemäßig eingesetzt, wobei das Quantenvoltmeter aufgrund der eindeutigen Stromstärke-Spannungs-Kennlinie gegenüber dem konventionellen
Josephson-Spannungsnormal eine Vielzahl von Vorteilen und neuen Möglichkeiten bietet.