[發明專利]一種納米超導量子干涉器件及其制作方法

有效

• 申請號: 201410035658.6
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103762302A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 陳壘;王鎮
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L39/24
• 分類號: H01L39/24;H01L39/22;B82Y40/00;B82Y10/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種納米超導量子干涉器件的制作方法，其特征在于，至少包括以下步驟：

S1：提供一襯底，在所述襯底上生長第一超導材料層；

S2：在所述第一超導材料層表面形成光刻膠層并將所述光刻膠層圖案化，以將預設區域的第一超導材料層表面暴露出來；

S3：刻蝕掉所述預設區域的第一超導材料層，暴露出所述襯底，并保留剩余光刻膠；

S4：在步驟S3獲得的結構正面及側面覆蓋一層絕緣材料；

S5：在所述絕緣材料上生長第二超導材料層，并使位于所述預設區域的第二超導材料層的上表面與所述第一超導材料層上表面齊平；

S6：去掉所述第一超導材料層上表面所在平面以上的結構，得到中間被植入至少一條絕緣夾層的平面超導結構；

S7：在所述平面超導結構表面形成至少一條與所述絕緣夾層垂直并連接所述第一超導材料層與所述第二超導材料層的納米線，從而形成兩個并聯的納米結，得到納米超導量子干涉器件。

2.根據權利要求1所述的納米超導量子干涉器件的制作方法，其特征在于：于所述步驟S3中，刻蝕掉所述預設區域的第一超導材料層并暴露出所述襯底后進一步過刻蝕，在所述襯底中形成一凹陷區域；于所述步驟S4中，所述絕緣材料位于所述凹陷區域的部分剛好填滿所述凹陷區域。

3.根據權利要求1所述的納米超導量子干涉器件的制作方法，其特征在于：所述絕緣夾層的厚度范圍是1～10nm。

4.根據權利要求1所述的納米超導量子干涉器件的制作方法，其特征在于：所述襯底的材料選自MgO、藍寶石、Si₃N₄、Al₂O₃及SiO₂中的至少一種。

5.根據權利要求1所述的納米超導量子干涉器件的制作方法，其特征在于：所述第一超導材料層與所述第二超導材料層的材料選自Nb、NbN、NbTi及NbTiN中的至少一種。

6.一種納米超導量子干涉器件，至少包括平面超導結構及形成于所述平面超導結構表面的至少一條納米線，其特征在于：

所述平面超導結構包括襯底及分立形成于所述襯底表面的第一超導材料層及第二超導材料層；

所述第一超導材料層與所述第二超導材料層之間形成有絕緣夾層；所述第二超導材料層與所述襯底之間形成有絕緣材料；

所述納米線垂直于所述絕緣夾層并連接所述第一超導材料層與所述第二超導材料層，形成兩個并聯的納米結。

7.根據權利要求6所述的納米超導量子干涉器件，其特征在于：該器件包括一條絕緣夾層及兩條垂直于所述絕緣夾層的納米線；所述第一超導材料層與所述第二超導材料層分別形成與所述絕緣夾層的兩側并由所述納米線連接。

8.根據權利要求6所述的納米超導量子干涉器件，其特征在于：該器件包括一條絕緣夾層及兩條垂直于所述絕緣夾層的納米線；所述第一超導材料層與所述第二超導材料層分別形成與所述絕緣夾層的兩側并由所述納米線連接；所述器件位于兩條納米線之間的區域形成有一凹槽或通槽；所述凹槽或通槽將所述絕緣夾層隔斷并貫穿所述第一超導材料層及第二超導材料層。

9.根據權利要求6所述的納米超導量子干涉器件，其特征在于：該器件包括兩條絕緣夾層及一條垂直于所述絕緣夾層的納米線；所述第一超導材料層一端形成于兩條絕緣夾層之間、另一端向外延伸；所述第二超導材料層具有一“U”型部及形成于該U”型部閉合端的尾部；所述“U”型部張開的側翼端部分別位于兩條絕緣夾層外側，所述第一超導材料層位于兩條絕緣夾層之間的端部與所述第二超導材料層的U”型部閉合端之間形成一凹槽或通槽；所述凹槽或通槽貫穿所述第一超導材料層及第二超導材料層。

10.根據權利要求6所述的納米超導量子干涉器件，其特征在于：該器件包括兩條絕緣夾層及一條垂直于所述絕緣夾層的納米線；所述第一超導材料層形成于兩條絕緣夾層之間；所述第二超導材料層為一矩形回路環，所述矩形環的一對側邊分別位于兩條絕緣夾層外側、另一對側邊分別與所述第一超導材料層之間形成一凹槽或通槽；所述凹槽或通槽貫穿所述第一超導材料層及第二超導材料層。

11.根據權利要求6～10任意一項所述的納米超導量子干涉器件，其特征在于：所述絕緣夾層的厚度范圍是1～10nm。