二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器以及制备方法

技术领域

本申请涉及电子技术领域，特别是涉及一种二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器以及制备方法。

背景技术

超导量子干涉仪(SQUID)可用于超导转变边缘探测器(TES)、磁性金属微量能器(MMC)等低噪声探测器的信号读出。TES探测器在宇宙天文学、高能物理、量子信息、光子计量等领域具有广泛应用，可以作为探测毫米波的辐射热计，也可以作为探测X射线的微量能器，还可以作为探测可见光的单光子探测器。所有不同类型、不同波段的TES探测器的信号读出都需要SQUID电流传感器。

然而，SQUID电流传感器在工作时极易受到外界磁场的干扰，而且通常与TES探测器一起工作在无磁屏蔽或磁屏蔽效果并不好的环境中。传统的SQUID电流传感器，采用SQUID环路与输入线圈、反馈线圈交叉耦合的结构，导致耦合系数较小，输入线圈电感较大在nH～μH量级，不利于输入线圈与SQUID环路的耦合匹配。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器以及制备方法。

本申请提供一种二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器包括第一环路电极、输入环路、反馈线圈。所述输入环路设置于所述第一环路电极表面。所述输入环路与所述第一环路电极之间绝缘设置。所述输入环路用于输入超导转变边缘探测器信号。所述反馈线圈与所述输入环路间隔设置于所述第一环路电极的表面。所述反馈线圈与所述第一环路电极绝缘设置。所述反馈线圈用于磁通锁定。

在一个实施例中，本申请提供一种二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器的制备方法，包括：

提供基底，于所述基底表面制备二氧化硅薄膜；

于所述二氧化硅薄膜远离所述基底的表面依次制备第一超导薄膜层、第一绝缘层以及第二超导薄膜层；

对所述第二层超导薄膜进行刻蚀，刻蚀至所述第一绝缘层，形成第二超导薄膜结构；

对所述第一绝缘层进行刻蚀，刻蚀至所述第一层超导薄膜，形成第一绝缘结构，所述第一绝缘结构将所述第二超导薄膜结构覆盖；

对所述第一超导薄膜层进行刻蚀，刻蚀至所述二氧化硅薄膜，形成多个不同半径的环路电极；

于所述二氧化硅薄膜的表面、多个不同半径的所述环路电极的表面、所述第一绝缘结构的表面以及所述第二超导薄膜结构的表面制备第二绝缘层；

对所述第二绝缘层进行刻蚀，分别刻蚀至所述环路电极与所述第二超导薄膜结构，形成多个连接通孔与第二绝缘结构；

于多个所述连接通孔之间的所述第二绝缘结构表面制备终端电阻；

于多个所述连接通孔与所述第二绝缘结构表面沉积引线超导薄膜层；

对所述引线超导薄膜层进行刻蚀，刻蚀至所述第二绝缘结构，形成反馈线圈、输入线圈以及连接结构。

上述二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器以及制备方法，所述输入环路的结构可以为多边形结构，形成所述输入线圈。所述输入线圈与超导转变边缘探测器(TES)连接，用于输入TES信号。所述反馈线圈用于与测试系统连接，即与磁通锁定环连接，用于进行磁通锁定，为所述输入线圈提供稳定的磁场环境，避免对检测过程中产生干扰。

所述反馈线圈与所述输入线圈均绝缘设置于所述第一环路电极(SQUID环路的一部分)表面，形成了上下重叠耦合结构。通过绝缘设置用以将各个结构之间隔开，避免彼此之间的流通电流串扰。此时，所述反馈线圈、所述输入环路(输入线圈一部分)以及SQUID环路之间是彼此独立存在的。从而，通过上下重叠耦合结构，使得输入线圈与SQUID环路的耦合更加匹配，增大了耦合系数。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中提供的二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器的结构示意图。

图2为一实施例中提供的二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器的结构示意图。

图3为一实施例中提供的二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器的电路结构示意图；

图4为一实施例中提供的二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器的截面示意图；

图5为一实施例中提供的二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器的截面示意图。

附图标记说明：

二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器100、第一环路电极20、第一输入结构30、第一输入环路310、第二输入环路320、第三输入环路330、反馈线圈40、第二环路电极50、第三环路电极60、第四环路电极70、第一连接结构810、第二连接结构820连接、第三连接结构830、第四连接结构840、第一约瑟夫森结结构910、第二约瑟夫森结结构920、第五连接结构850、第六连接结构860、第七连接结构870、第八连接结构880、基底10、二氧化硅薄膜110、第二超导薄膜结构120、第一绝缘结构130、连接通孔140、第二绝缘结构150、第一超导薄膜结构160、终端电阻670、电阻连接结构671、正极连接结构610、负极连接结构921。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分，这些元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分与另一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层、掺杂类型或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分；举例来说，可以将第一掺杂类型成为第二掺杂类型，且类似地，可以将第二掺杂类型成为第一掺杂类型；第一掺杂类型与第二掺杂类型为不同的掺杂类型，譬如，第一掺杂类型可以为P型且第二掺杂类型可以为N型，或第一掺杂类型可以为N型且第二掺杂类型可以为P型。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

这里参考作为本申请的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述申请的实施例，这样可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的所示形状的变化。因此，本申请的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造技术导致的形状偏差。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不表示器件的区的实际形状，且并不限定本申请的范围。

请参阅图1，本申请提供一种二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器100包括第一环路电极20、输入环路30、反馈线圈40。所述输入环路30设置于所述第一环路电极20表面。所述输入环路30与所述第一环路电极20之间绝缘设置。所述输入环路30用于输入超导转变边缘探测器信号。所述反馈线圈40与所述输入环路30间隔设置于所述第一环路电极20的表面。所述反馈线圈40与所述第一环路电极20绝缘设置。所述反馈线圈40用于磁通锁定。

本实施例中，所述第一环路电极20、所述反馈线圈40与所述输入线圈均为超导薄膜材料。所述第一环路电极20为正多边形结构，例如正六边形、正八边形等。所述第一环路电极20形成一个几何中心。所述输入环路的结构也为多边形结构，形成所述输入线圈。所述输入线圈与超导转变边缘探测器(TES)连接，用于输入TES信号。所述反馈线圈40用于与测试系统连接，即与磁通锁定环连接，用于进行磁通锁定，为所述输入线圈提供稳定的磁场环境，避免在检测过程中产生干扰。

所述反馈线圈40与所述输入线圈均绝缘设置于所述第一环路电极20(SQUID环路的一部分)表面，与SQUID环路形成了上下重叠耦合结构。通过绝缘设置用以将各个结构之间隔开，避免彼此之间的流通电流串扰。此时，所述反馈线圈40、所述输入环路30(输入线圈一部分)以及SQUID环路之间是彼此独立存在的。从而，通过上下重叠耦合结构，使得输入线圈与SQUID环路的耦合更加匹配，增大了耦合系数。

在一个实施例中，所述二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器100还包括第二环路电极50、第三环路电极60以及第四环路电极70。所述第一环路电极20、所述第二环路电极50、所述第三环路电极60以及所述第四环路电极70沿顺时针方向依次设置。所述第二环路电极50相对于所述第一环路电极20旋转90°。所述第三环路电极60相对于所述第一环路电极20旋转180°。所述第四环路电极70相对于所述第一环路电极20旋转270°。

本实施例中，所述第一环路电极20、所述第二环路电极50、所述第三环路电极60以及所述第四环路电极70相同。所述第一环路电极20与所述第三环路电极60设置在一条对角线上，所述第二环路电极50与所述第四环路电极70设置在一条对角线上。此时，所述第一环路电极20、所述第二环路电极50、所述第三环路电极60以及所述第四环路电极70沿顺时针方向依次对称设置，包围形成一个正四边形，四个环路电极分别位于正四边形的四个顶点，实现了相互之间的对称。从而，通过对称结构的设置，可以相互抵消掉自身产生的干扰。

在一个实施例中，所述第一环路电极20具有相对设置的第一端与第二端。所述第一环路电极20的第一端与所述第二环路电极50的第一端通过第一连接结构810连接。所述第一环路电极20的第二端与所述第二环路电极50的第二端通过第二连接结构820连接。此时，通过第一连接结构810与第二连接结构820，实现了所述第一环路电极20与所述第二环路电极50并联连接。

所述第三环路电极60的第一端与所述第四环路电极70的第一端通过第三连接结构830连接。所述第三环路电极60的第二端与所述第四环路电极70的第二端通过第四连接结构840连接。此时，通过第三连接结构830与第四连接结构840，实现了所述第三环路电极60与所述第四环路电极70并联连接。

本实施例中，所述第一环路电极20具有相对设置的第一端与第二端，也可以理解为首端与尾端。此时，由图2所示第一端与第二端之间形成一个开口，用于将每个所述第一输入结构30中的所述第一输入环路310的连接端由开口引出，将多个所述第一输入结构30串联连接起来，形成所述输入线圈。

所述第一连接结构810与所述第二连接结构820平行设置在所述第一环路电极20与所述第二环路电极50之间，并将两者进行并联连接，形成了关于垂线方向的对称结构。所述第三连接结构830与所述第四连接结构840平行设置在所述第三环路电极60与所述第四环路电极70之间，并将两者进行并联连接，形成了关于垂线方向的对称结构。并且，所述第三环路电极60与所述第四环路电极70的并联结构，与所述第一环路电极20与所述第二环路电极50形成的并联结构关于水平线对称设置。因此，通过所述第一环路电极20、所述第二环路电极50、所述第三环路电极60、所述第四环路电极70之间形成了彼此之间相互对称的结构。并且，通过所述第一环路电极20和所述第二环路电极50并联连接，所述第三环路电极60和所述第四环路电极70并联连接，有利于形成SQUID环路的二阶梯度结构，可以有效抵消外界磁场干扰。

请参阅图1和图3，在一个实施例中，所述二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器100包括第一约瑟夫森结结构910与第二约瑟夫森结结构920。所述第一约瑟夫森结结构910通过第五连接结构850分别与所述第一连接结构810和所述第四连接结构840连接。所述第二约瑟夫森结结构920通过第六连接结构860分别与所述第二连接结构820和所述第三连接结构830连接。

本实施例中，所述第一约瑟夫森结结构910的第一超导薄膜结构160(下层Nb膜)分别与所述第一连接结构810和所述第四连接结构840连接。所述第二约瑟夫森结结构920的第一超导薄膜结构160(下层Nb膜)分别与所述第二连接结构820和所述第三连接结构830连接，形成了两个约瑟夫森结并联形成的SQUID环路。两个约瑟夫森结并联形成的SQUID环路转换成电路结构如图3所示。

并且，通过所述第一环路电极20、所述第二环路电极50、所述第三环路电极60以及所述第四环路电极70形成的并联结构，使得两个约瑟夫森结之间形成并联电感结构。从而，通过SQUID环路的并联电感的方式增大与输入线圈和反馈线圈40的耦合面积。

因此，通过所述第一环路电极20、所述第二环路电极50、所述第三环路电极60以及所述第四环路电极70、第一约瑟夫森结结构910、第二约瑟夫森结结构920形成的二阶梯度并联电感结构的SQUID环路，可有效抵消外界磁场干扰。并且，SQUID环路分别与输入线圈、反馈线圈40的耦合方式采用上下耦合方式，使得输入线圈与SQUID环路的耦合更加匹配，增大了耦合系数。

在一个实施例中，所述第一约瑟夫森结结构910与所述第二约瑟夫森结结构920间隔设置于所述第一环路电极20、所述第二环路电极50、所述第三环路电极60以及所述第四环路电极70形成的几何中心位置。

本实施例中，四个环路电极分别位于正四边形的四个顶点，包围形成一个正方形空间。所述第一约瑟夫森结结构910与所述第二约瑟夫森结结构920平行间隔设置于正方形的几何中心位置。此时，所述第一约瑟夫森结结构910、所述第二约瑟夫森结结构920、所述第一环路电极20、所述第二环路电极50、所述第三环路电极60以及所述第四环路电极70之间形成的结构是相互对称的，可以相互抵消掉自身产生的影响。

请参阅图1，在一个实施例中，所述反馈线圈40靠近所述第一环路电极20远离对称点的边缘设置。所述反馈线圈40靠近所述第二环路电极50接近所述对称点的边缘设置。所述反馈线圈40靠近所述第三环路电极60远离所述对称点的边缘设置。所述反馈线圈40靠近所述第四环路电极70接近所述对称点的边缘设置。

本实施例中，所述反馈线圈40为图2所示的虚线标记的回路线圈。所述反馈线圈40靠近所述第一环路电极20远离对称点的边缘设置。此时，所述反馈线圈40与所述第三输入环路330将所述第一环路电极20包围设置，形成了上下重叠耦合结构。同时，所述反馈线圈40与所述第三输入环路330形成了对称结构。通过反馈线圈40关于对称点的结构设置，可以使得所述电流传感器100的结构更加对称，进而可以相互抵消掉自身结构产生的影响。

在一个实施例中，多个所述输入环路包括第一输入环路310、第二输入环路320以及第三输入环路330。所述第一输入环路310设置于所述第一环路电极20。所述第二输入环路320将所述第一输入环路310包围设置。所述第三输入环330将所述第二输入环路320包围设置。所述第二输入环路320的半径大于所述第一输入环路310的半径。所述第三输入环路330的半径大于所述第二输入环路320的半径。

本实施例中，所述第一输入环路310、所述第二输入环路320以及所述第三输入环路330的多个几何中心重合设置，在所述第一环路电极20表面形成了由中心点依次向外间隔设置的结构。多个输入环路首尾依次串联连接，形成一个整体的输入线圈。从而，所述输入线圈与所述第一环路电极20的上下重叠耦合结构，使得输入线圈与SQUID环路的耦合更加匹配，增大了耦合系数。进而，当输入线圈中输入电流发生变化时，SQUID环路可以更加准确地反应变化情况，更有利于TES信号的读取。

在一个实施例中，所述第一输入环路310、所述第二输入环路320以及所述第三输入环路330依次首尾串联连接形成第一输入结构30。所述二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器100包括多个依次首尾串联连接的所述第一输入结构30。每个所述第一输入结构30分别设置于所述第一环路电极20的表面、所述第二环路电极50的表面、所述第三环路电极60的表面以及所述第四环路电极70的表面。

本实施例中，每个所述第一输入结构30分别与所述第一环路电极20、所述第二环路电极50、所述第三环路电极60以及所述第四环路电极70一一对应设置。多个所述第一输入结构30依次首尾串联连接，形成所述输入线圈。所述输入线圈与TES相连接，用于输入TES信号。当输入TES信号时，所述输入线圈中输入电流发生变化，使得磁场发生变化。此时，SQUID环路在偏置磁场的作用下进入电阻态，SQUID环路形成电压偏置，进而获得TES信号的变化情况，实现了TES探测器信号读出。

每个所述第一输入结构30分别设置于所述第一环路电极20的表面、所述第二环路电极50的表面、所述第三环路电极60的表面以及所述第四环路电极70的表面，形成了上下重叠耦合结构，使得输入线圈与SQUID环路的耦合更加匹配，增大了耦合系数。

在一个实施例中，所述电流传感器100还包括第七连接结构870、第八连接结构880。所述第七连接结构870设置于所述第一连接结构810和所述第二连接结构820之间。两个所述第一输入结构30通过所述第七连接结构870串联连接。所述第八连接结构880设置于所述第三连接结构830和所述第四连接结构840之间。两个所述第一输入结构30通过所述第八连接结构880串联连接。

本实施例中，所述第一连接结构810、所述第七连接结构870、所述第二连接结构820分别和所述第三连接结构830、所述第八连接结构880、所述第四连接结构840关于水平线对称设置。设置于所述第一环路电极20的表面的所述第一输入结构30、设置于所述第二环路电极50的表面的所述第一输入结构30，通过所述第七连接结构870首尾依次串联连接。设置于所述第三环路电极60的表面所述第一输入结构30、设置于所述第四环路电极70的表面的所述第一输入结构30，通过所述第八连接结构880首尾依次串联连接。

在一个实施例中，多个所述第一输入结构30依次串联连接形成的所述输入线圈的输入端A端(如图1所示)和所述反馈线圈40的输入端B端设置在垂直线的两侧，并关于垂直线对称设置。

请参阅图2，在一个实施例中，所述电流传感器100还包括多个终端电阻670，关于水平线对称设置，分别设置于所述第一约瑟夫森结结构910和所述第二约瑟夫森结结构920的两侧。

两个所述终端电阻670分别和所述第一约瑟夫森结结构910并联连接。其中，所述终端电阻670一端与所述第五连接结构850连接，进而实现与所述第一约瑟夫森结结构910的上层Nb膜连接。所述终端电阻670另一端通过电阻连接结构671与所述第一约瑟夫森结结构910的下层Nb膜连接，形成并联连接结构。

同理，两个所述终端电阻670分别和所述第二约瑟夫森结结构920并联连接。其中，所述终端电阻670一端与所述第六连接结构860连接，进而实现与所述第二约瑟夫森结结构920的上层Nb膜连接。所述终端电阻670另一端通过电阻连接结构671与所述第二约瑟夫森结结构920的下层Nb膜连接，形成并联连接结构。

通过四个所述终端电阻670、所述第一约瑟夫森结结构910、所述第二约瑟夫森结结构920、所述第一环路电极20、所述第二环路电极50、所述第三环路电极60以及所述第四环路电极70形成了完整的二阶梯度并联型SQUID环路。

在一个实施例中，通过所述第三环路电极60引出正极连接结构610，通过所述第一约瑟夫森结结构910的第一超导薄膜结构(下层Nb膜)和所述第二约瑟夫森结结构920的第一超导薄膜结构(下层Nb膜)引出负极连接结构921。通过所述正极连接结构610与所述负极连接结构921可以连接电源的正负极，实现对SQUID环路的电压的检测，进而获得TES信号的变化情况，实现了TES探测器信号读出。

在一个实施例中，所述第五连接结构850分别和所述第七连接结构870、所述第八连接结构880、所述第二连接结构820、所述第三连接结构830之间设置有绝缘结构，用以隔开。所述反馈线圈40、所述输入线圈以及SQUID环路之间是彼此独立存在的。

请参阅图4和图5，在一个实施例中，本申请提供一种二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器的制备方法，包括：

S10，提供基底10，于所述基底10表面制备二氧化硅薄膜110；

S20，于所述二氧化硅薄膜110远离所述基底10的表面依次制备第一超导薄膜层、第一绝缘层以及第二超导薄膜层；

S30，对所述第二层超导薄膜进行刻蚀，刻蚀至所述第一绝缘层，形成第二超导薄膜结构120；

S40，对所述第一绝缘层进行刻蚀，刻蚀至所述第一层超导薄膜，形成第一绝缘结构130，所述第一绝缘结构130将所述第二超导薄膜结构120覆盖；

S50，对所述第一超导薄膜层进行刻蚀，刻蚀至所述二氧化硅薄膜110，形成环路电极与第一超导薄膜结构160；

S60，于所述二氧化硅薄膜110的表面、多个不同半径的所述环路电极的表面、所述第一绝缘结构130的表面以及所述第二超导薄膜结构120的表面制备第二绝缘层；

S70，对所述第二绝缘层进行刻蚀，分别刻蚀至所述环路电极与所述第二超导薄膜结构120，形成多个连接通孔140与第二绝缘结构150；

S80，于多个所述连接通孔140之间的所述第二绝缘结构150表面制备终端电阻670；

S90，于多个所述连接通孔140与所述第二绝缘结构150表面沉积引线超导薄膜层；

S100，对所述引线超导薄膜层进行刻蚀，刻蚀至所述第二绝缘结构150，形成反馈线圈40、输入线圈以及连接结构。

本实施例中，在所述S20中，采用磁控溅射法依次制备第一超导薄膜层(下层Nb膜)、第一绝缘层(AlO

在所述S50中，对所述第一超导薄膜层进行刻蚀，形成了SQUID环路图形和约瑟夫森结的第一超导薄膜结构160。此时，可以理解为所述第一超导薄膜结构160与SQUID环路图形为一体的结构，均为对所述第一超导薄膜层进行刻蚀形成。SQUID环路图形如图2中的所述第一环路电极20、所述第二环路电极50、所述第三环路电极60、所述第四环路电极70、所述第一连接结构810、所述第七连接结构870、所述第二连接结构820、所述第三连接结构830、所述第八连接结构880、所述第四连接结构840等。

在所述S70中，多个所述连接通孔140用于沉积Nb膜。此时，Nb膜通过所述连接通孔140实现与环路电极的电连接。其中，通过所述连接通孔140可以引出图2中的所述正极连接结构610。Nb膜通过所述连接通孔140可以实现与所述第二超导薄膜结构120(约瑟夫森结的上层Nb膜)的电连接。其中，通过所述连接通孔140可以引出图2中的所述负极连接结构921。同时，通过所述第二绝缘结构150可以实现图2中重叠结构之间的隔离绝缘作用。在所述S80中，多个所述终端电阻670(可参见图2中结构)靠近约瑟夫森结设置，作为所述电流传感器100的终端电阻。

在所述S90中，于多个所述连接通孔140与所述第二绝缘结构150表面沉积引线超导薄膜层，所述引线超导薄膜层为Nb膜。在所述S100中，对所述引线超导薄膜层(Nb膜)进行刻蚀，形成所述反馈线圈40、所述输入线圈以及连接结构。其中，连接结构如图1和图2中所述电阻连接结构671、所述第五连接结构850、所述第六连接结构860等。

因此，通过所述二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器的制备方法，所述第一绝缘结构130将所述第二超导薄膜结构120覆盖，可以确保约瑟夫森结区不侧漏，有利于SQUID中约瑟夫森结的质量稳定。同时，通过所述二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器的制备方法制备获得所述电流传感器100，可以增大耦合面积，有效抵消外界磁场干扰，减小寄生电容，更有利于TES信号的读出。

在一个实施例中，所述二氧化硅薄膜110的厚度为100nm～1000nm。第一超导薄膜层(下层Nb膜)的厚度为100nm～500nm。第一绝缘层(AlOx)的厚度为5nm～30nm。第二超导薄膜层(上层Nb膜)的厚度为100nm～500nm。第二绝缘结构150的厚度为200nm～600nm。终端电阻670(PdAu薄膜)的厚度为50nm～500nm。所述引线超导薄膜层(Nb薄膜)的厚度为300nm～800nm。

在一个实施例中，采用磁控溅射法制备Nb/AlO

具体地，在一个实施例中，所述二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器的制备方法，包括：

在生长100nm厚的SiO

在上述步骤基础上进行第一次光刻，并刻蚀上层Nb膜，得到面积为1μm

在上述步骤基础上进行第二次光刻，采用湿法腐蚀刻蚀中间层AlOx膜，形成AlO

在上述步骤基础上进行第三次光刻，刻蚀最下层Nb膜，得到SQUID环路图形。

在上述步骤基础上，采用低温化学气相沉积法生长200nm厚的SiO

在上述步骤基础上，进行第四次光刻，采用电子束蒸发法制备50nm厚的PdAu薄膜作为电阻层，并剥离得到PdAu电阻670。

在上述步骤基础上，采用磁控溅射法沉积300nm厚的Nb薄膜，然后进行第五次光刻，并刻蚀Nb膜，得到反馈线圈40、输入线圈以及连接结构图形。

在上述步骤基础上，对2寸样品进行划片，得到二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器。

在一个实施例中，所述二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器的制备方法，包括：

在生长1000nm厚的SiO

在上述步骤基础上进行第一次光刻，并刻蚀上层Nb膜，得到面积为100μm

在上述步骤基础上进行第二次光刻，采用湿法腐蚀刻蚀中间层AlO

在上述步骤基础上进行第三次光刻，刻蚀最下层Nb膜，得到SQUID环路图形。

在上述步骤基础上，采用低温化学气相沉积法生长600nm厚的SiO

在上述步骤基础上，进行第四次光刻，采用电子束蒸发法制备500nm厚的PdAu薄膜作为电阻层，并剥离得到PdAu电阻670。

在上述步骤基础上，采用磁控溅射法沉积800nm厚的Nb薄膜，然后进行第五次光刻，并刻蚀Nb膜，得到反馈线圈40、输入线圈以及连接结构图形。

在上述步骤基础上，对2寸样品进行划片，得到二阶梯度重叠耦合型SQUID电流传感器。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。