[發(fā)明專利]一種鐵基單晶超導(dǎo)微橋的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610152652.6
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN105742478B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王華兵;楊志保;孫漢聰;呂陽陽;李軍;吳培亨
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: H01L39/24
• 分類號: H01L39/24
• 代理公司: 南京申云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32274
• 代理人: 邱興天

本發(fā)明公開了一種鐵基單晶超導(dǎo)體微橋的制備方法，在平整的鐵基超導(dǎo)單晶表面直接光刻圖形，通過氬離子束刻蝕控制樣品厚度，運用翻面技術(shù)，經(jīng)過解理、熱蒸發(fā)金電極、光刻微橋圖形和離子束刻蝕，就可以得到理想厚度的鐵基超導(dǎo)單晶微橋樣品。該制備方法簡單、可操作、樣品厚度可控，可縮短樣品制備周期并提高樣品制備成功率。通過該制備工藝制備出的樣品具有厚度可控、高質(zhì)量、尺寸精度高等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵基超導(dǎo)體制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鐵基單晶超導(dǎo)微橋的制備方法。

背景技術(shù)

2008年，日本的研究小組首次發(fā)現(xiàn)氟摻雜鑭氧鐵砷化合物在溫度低于26K時，表現(xiàn)出超導(dǎo)特性(Kamihara Y,et al.,J Am Chem Soc,2008,130:3296–3297)。隨后其他的研究小組也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度更高的鐵基高溫超導(dǎo)體材料。到目前為止，鐵基高溫超導(dǎo)體的最高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為56K(P.J.W.Moll,R.Puzniak,F.Balakirev et al.,Nat.Mater.9,628–633(2010))。這是第一種非銅基的高溫超導(dǎo)體，標(biāo)志著第二類高溫超導(dǎo)體的誕生。

鐵基超導(dǎo)體具有很多和銅氧化物高溫超導(dǎo)體類似的性質(zhì)，例如具有準(zhǔn)二維的晶體結(jié)構(gòu)、對稱的超導(dǎo)序參量、低的載流子濃度、顯著的熱漲落效應(yīng)等。鐵基超導(dǎo)材料又具有金屬特性、高的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度、比銅氧化物稍大的相干長度、較小的各向異性，且隨著摻雜量的變化很小、具有s波超導(dǎo)模型。這些特點便于電流通過晶界，有利于材料的實用化。由于鐵基超導(dǎo)體具有很高的上臨界磁場，其在強(qiáng)磁場應(yīng)用中的潛力非常大(Tarantini C,Gurevich A,Jaroszynski J,et al.,Phys Rev B,2011,84:184 522)。

研究材料的電輸運特性是超導(dǎo)材料應(yīng)用的基礎(chǔ)，而微米或納米尺寸的電輸運特性往往是判斷材料特性的主要手段。高溫超導(dǎo)薄膜的超導(dǎo)機(jī)制仍然是一個懸而未決的問題。對薄膜的超導(dǎo)電性的影響可能是復(fù)雜的，襯底的應(yīng)變、晶體和襯底之間熱膨脹系數(shù)的不一致、金屬元素的摻雜濃度、不均勻的密度、界面效應(yīng)、薄膜的厚度等都可能是影響超導(dǎo)電性的因素(W.K.Wang，et al.,Appl.Phys.Lett.105,232602(2014))。因此研究鐵基超導(dǎo)體的本征超導(dǎo)電性，需要運用微加工技術(shù)制備超導(dǎo)單晶微橋。傳統(tǒng)的制備超導(dǎo)單晶微橋的方法比較費時且厚度不可控，因而不能得到理想厚度的超導(dǎo)單晶微橋，這對研究超薄鐵基超導(dǎo)體單晶造成了很大的障礙。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種鐵基單晶超導(dǎo)微橋的制備方法，制備出厚度可控、高質(zhì)量的超薄鐵基超導(dǎo)微橋。

技術(shù)方案：為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為

一種鐵基單晶超導(dǎo)體微橋的制備方法：在平整的鐵基超導(dǎo)單晶表面直接光刻圖形，通過氬離子束刻蝕控制樣品厚度，運用翻面技術(shù)，經(jīng)過解理、熱蒸發(fā)金電極、光刻微橋圖形和離子束刻蝕，就可以得到理想厚度的鐵基超導(dǎo)單晶微橋樣品。

所述的鐵基單晶超導(dǎo)體微橋的制備方法，包括以下步驟：

1)選用一塊鐵基超導(dǎo)FeTeSe單晶，用epoxy膠粘黏到硅基片上，使單晶的平整一面與硅片相貼合；把粘貼好的樣品置于110℃烘臺上烘烤1.5小時，使膠完全固化；

2)等樣品完全固定在硅基片后，用透明膠帶解理出新鮮平整的單晶平面，通過紫外光刻技術(shù)，做出一個長度為230μm、寬度為210μm的圖形；

3)選用的光刻膠為AZ1500，旋涂條件為：勻膠機(jī)低轉(zhuǎn)速600r/min，高轉(zhuǎn)速6000r/min，光刻膠厚度為800nm；

4)把光刻后的樣品放入氬離子束刻蝕機(jī)中，刻蝕6分鐘；把刻蝕好的樣品置入丙酮中去除光刻膠，形成了一個厚度為90nm mesa結(jié)構(gòu)；