[發明專利]基于反常約瑟夫森效應的器件、其制備及相位調控方法

在審

• 申請號: 202111411901.6
• 申請日: 2021-11-25
• 公開（公告）號: CN114122246A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 張祥;呂力
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01L39/22
• 分類號: H01L39/22;H01L39/02;H01L39/24;G06N10/00
• 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

1.一種基于反常約瑟夫森效應的器件，其特征在于，所述基于反常約瑟夫森效應的器件從下至上依次包括襯底、納米片、約瑟夫森N結圖層(N為≥3的整數)、第一層金屬膜、絕緣層、探測電極圖層、第二層金屬膜；

優選地，所述襯底為提前制備好標記陣列的襯底；和/或

優選地，所述基于反常約瑟夫森效應的器件為約瑟夫森三結器件和約瑟夫森四結器件；最優選為約瑟夫森三結器件。

2.根據權利要求1所述的基于反常約瑟夫森效應的器件，其特征在于：

所述襯底為硅襯底或氧化鋁襯底，最優選為硅襯底；

所述納米片為Bi₂Se₃納米片或Bi₂Te₃納米片，最優選為Bi₂Se₃納米片；

所述納米片的厚度為20～50nm，優選為20～40nm，最優選為30nm；

所述納米片的長度為5～20μm，優選為5～15μm，最優選為10μm；

所述第一層金屬膜的厚度為50～100nm，優選為60～90nm，進一步優選為70～90nm，最優選為80nm；

所述第二層金屬膜的厚度為100～200nm，優選為120～180nm，進一步優選為140～170nm，最優選為160nm；

所述約瑟夫森N結器件的圖形為“T”型或“Y”型，最優選為“T”型；

所述絕緣層的材料為過曝光的PMMA膠或氧化鋁，最優選為過曝光的PMMA膠；

所述第一層金屬膜的金屬選自以下一種或多種：鉛、鋁、鈮，優選為鉛、鋁，最優選為鉛；和/或

所述第二層金屬膜的金屬為金或鈀，最優選為金。

3.制備根據權利要求1或2所述的基于反常約瑟夫森效應的器件的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)生長納米片，并將生長的納米片轉移到襯底上；

(2)定位、拍照步驟(1)制備的納米片，根據所拍光學照片繪制約瑟夫森N結、絕緣層和探測電極的電路圖；

(3)旋涂電子束光刻膠，烘烤、曝光約瑟夫森N結圖層并對其顯影；

(4)鍍金屬膜，去膠，即得所述基于反常約瑟夫森效應的器件。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中：所述生長納米片的方法為化學氣相沉積法(CVD)。

5.根據權利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中：

所述電子束光刻膠為PMMA；

所述涂膠的機器為臺式勻膠機；

所述涂膠的時間為40～80s，優選為50～70s，最優選為60s；

所述涂膠的轉速為2000～6000rpm，優選為3000～5000rpm，最優選為4000rpm；

所述烘烤的時間為40～80s，優選為50～70s，最優選為60s；

所述烘烤的溫度為100～150℃，優選為110～140℃，最優選為120℃；

所述曝光的方法選自以下一種或多種：電子束曝光、紫外曝光、激光直寫，優選為電子束曝光或紫外曝光，最優選為電子束曝光；

所述曝光的面曝光劑量為50～200μA/cm²，優選為50～150μA/cm²，最優選為100μA/cm²；和/或

所述顯影液為MIBK，最優選為MIBK：IPA＝1:3的MIBK。

6.根據權利要求3至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中還包括以下步驟：鍍第一層金屬膜，去膠后浸泡并超聲、清洗。