[發明專利]深亞微米約瑟夫森隧道結及其制備方法

在審

• 申請號: 202011156414.5
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN114497344A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 張雪;應利良;任潔;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;H01L39/02
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 賀妮妮

1.一種深亞微米約瑟夫森隧道結的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

1)提供一襯底，并于所述襯底的上表面形成第一超導材料層；

2)刻蝕去除部分所述第一超導材料層，保留的所述第一超導材料層作為所述約瑟夫森隧道結的第一電極及第一電極引出結構；

3)于步驟2)所得到結構的表面形成絕緣層，并刻蝕去除覆蓋在所述第一超導材料層及部分所述襯底上的所述絕緣層，保留所述第一超導材料層側邊的所述絕緣層，以形成所述約瑟夫森隧道結的勢壘層；

4)于步驟3)所得到結構的表面形成第二超導材料層，并刻蝕去除覆蓋在所述第一超導材料層、所述絕緣層及部分所述襯底上的所述第二超導材料層，保留所述絕緣層側邊的所述第二超導材料層，且使保留的所述第二超導材料層作為所述約瑟夫森隧道結的第二電極及第二電極引出結構，從而形成沿橫向延伸的所述約瑟夫森隧道結。

2.根據權利要求1所述的深亞微米約瑟夫森隧道結的制備方法，其特征在于：步驟2)中，所述第一電極的刻蝕側面與所述襯底之間的夾角呈銳角。

3.根據權利要求2所述的深亞微米約瑟夫森隧道結的制備方法，其特征在于：步驟2)中，所述第一電極的刻蝕側面與所述襯底之間的夾角介于45°～60°之間。

4.根據權利要求1所述的深亞微米約瑟夫森隧道結的制備方法，其特征在于：進行步驟3)之前還包括對步驟2)所得到結構表面進行離子束清洗的步驟。

5.一種深亞微米約瑟夫森隧道結的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

1)提供一襯底，并于所述襯底的上表面形成第一超導材料層；

2)刻蝕去除部分所述第一超導材料層，保留的所述第一超導材料層作為所述約瑟夫森隧道結的第一電極及第一電極引出結構；

3)于步驟2)所得到結構的表面連續形成絕緣層及第二超導材料層；

4)連續刻蝕所述第二超導材料層及所述絕緣層，保留所述第一超導材料層側邊的所述絕緣層及所述第二超導材料層，且使保留的所述第二超導材料層作為所述約瑟夫森隧道結的第二電極及第二電極引出結構，保留的且同時與所述第一超導材料層及所述第二超導材料層接觸的所述絕緣層作為所述約瑟夫森隧道結的勢壘層，從而形成沿橫向延伸的所述約瑟夫森隧道結。

6.根據權利要求5所述的深亞微米約瑟夫森隧道結的制備方法，其特征在于：步驟2)中，所述第一電極的刻蝕側面與所述襯底之間的夾角呈銳角。

7.根據權利要求6所述的深亞微米約瑟夫森隧道結的制備方法，其特征在于：步驟2)中，所述第一電極的刻蝕側面與所述襯底之間的夾角介于45°～60°之間。

8.根據權利要求5所述的深亞微米約瑟夫森隧道結的制備方法，其特征在于：進行步驟3)之前還包括對步驟2)所得到結構表面進行離子束清洗的步驟。

9.一種深亞微米約瑟夫森隧道結，其特征在于，所述約瑟夫森隧道結包括：

襯底；

約瑟夫森隧道結，沿橫向方向延伸形成于所述襯底的上表面，所述約瑟夫森隧道結自左向右包括第一電極、勢壘層及第二電極；

第一電極引出結構，與所述第一電極一體成形；

第二電極引出結構，與所述第二電極一體成形。

10.根據權利要求1所述的深亞微米約瑟夫森隧道結，其特征在于：所述約瑟夫森隧道結的所述第一電極的高度小于0.5μm。

11.根據權利要求10所述的深亞微米約瑟夫森隧道結，其特征在于：所述約瑟夫森隧道結的所述第一電極的高度介于100nm～150nm之間。

12.根據權利要求10所述的深亞微米約瑟夫森隧道結，其特征在于：所述勢壘層的長度小于10nm。

13.根據權利要求10所述的深亞微米約瑟夫森隧道結，其特征在于：所述第二電極形成于所述勢壘層的上表面。