[發明專利]非易失性超導電性調控方法和應用

在審

• 申請號: 201910862040.X
• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN112490347A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 袁潔;魏鑫健;陳其宏;金魁
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01L39/24
• 分類號: H01L39/24;H01L39/12
• 代理公司: 北京市英智偉誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11521
• 代理人: 劉丹妮;姚望舒

本發明提供了一種非易失性超導電性調控方法，通過偏置電流調控使待調控樣品獲得超導電性，且獲得的超導電性在撤去外加偏置電壓后仍然可以保持，還提供了該方法的應用。本發明通過偏置電流方法修補材料中的關鍵結構單元，在不需要加熱的情況下使的材料獲得超導電性，并且這種方法獲得的超導電性在撤去外加偏置電壓后仍然可以保持，具有非易失的特征。而且通過改變偏壓大小和偏置時間可以連續的調控材料的超導特性。

技術領域

本發明屬于超導領域，具體涉及一種非易失性超導電性調控方法和應用。

背景技術

超導材料有很多奇特的性質，基于這些特性的超導技術的應用具有諸多突出的優點，將導致人類社會的重大變革。但一般超導材料的獲得需要經過復雜的樣品合成過程，有的還需要多步的熱處理過程。這些都不利于超導材料與其它材料集成，形成具備復合功能的新型電子學器件。特別是銅氧化物和鐵基高溫超導體，其成相溫度，退火溫度一般都在300攝氏度以上。在這樣的溫度下半導體器件的將會受到不可逆的損傷。而最近發展的離子液體場調控方法，在室溫甚至更低的溫度環境下，通過外加電場調節材料中的載流子濃度，可以將一些材料由不超導調節成為超導體。但是這種方法中外電場一旦撤去，材料就恢復到初始狀態。在一些應用的場景下，這種方法是不實用的。

發明內容

因此，本發明的目的在于克服現有技術中的缺陷，提供一種非易失性超導電性調控方法和應用。

為實現上述目的，本發明的第一方面提供了一種非易失性超導電性調控方法，通過偏置電流調控使待調控樣品獲得超導電性，且獲得的超導電性在撤去外加偏置電壓后仍然可以保持。

根據本發明第一方面的方法，其中，所述方法包括：在待調控樣品上通過電流源或電壓源施加電流脈沖，其中，施加脈沖時監測樣品的電阻，當樣品電阻未達到臨界閾值時，增大脈沖的強度，直至超過閾值，記作一次脈沖過程。

優選地，所述脈沖次數為5～40次，優選為10～20次。

根據本發明第一方面的方法，其中，所述方法包括：以調控電極為正極，待調控樣品為負極，通過離子液體連接調控電極和調控樣品，使用調控電源對調控樣品和調控電極施加偏壓調控，其中，所述調控溫度不低于離子液體的固化溫度。

優選地，所述離子液體選自以下一種或多種：N-甲氧基乙基-N-甲基二乙基銨雙三氟甲磺酰亞胺鹽、N-甲基，丁基吡咯烷雙三氟甲磺酰亞胺鹽、N-甲基,丁基哌啶雙三氟甲磺酰亞胺鹽、1-乙基-3-甲基咪唑雙氟磺酰亞胺鹽；優選為N-甲氧基乙基-N-甲基二乙基銨雙三氟甲磺酰亞胺鹽。

根據本發明第一方面的方法，其中，所述待調控樣品材料選自以下一種或多種：鋁、鈮、鑭鈰銅氧、鐠銅氧；最優選為鑭鈰銅氧和鐠銅氧。

根據本發明第一方面的方法，其中，所述偏置電壓為2.5～5V，優選為3～4V；和/或

所述偏置時間為5～100分鐘，優選為10～30分鐘。

本發明的第二方面提供了一種超導材料，所述超導材料按照第一方面所述的調控方法而制得。

本發明的第三方面提供了一種超導電子學器件，所述超導電子學器件包括第二方面所述的超導材料。

本發明的第三方面提供了第一方面所述的調控方法在制備超導量子干涉儀和/或超導與半導體集成電路中的應用。

本發明適用于以下領域：超導電子學器件制備，超導材料與不耐高溫材料的集成等領域。例如：1)超導量子干涉儀的制備及調節2)超導與半導體集成電路的加工等等。

本發明的方法可以具有但不限于以下有益效果：

本發明通過偏置電流方法修補材料中的關鍵結構單元，在不需要加熱的情況下使材料獲得超導電性，并且這種方法獲得的超導電性在撤去外加偏置電壓后仍然可以保持，具有非易失的特征。而且通過改變偏壓大小和偏置時間可以連續地調控材料的超導特性。