[發明專利]一種基于MgB2薄膜的超導熱電子混頻器制備方法

在審

• 申請號: 202210280244.4
• 申請日: 2022-03-22
• 公開（公告）號: CN114674437A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 張文;孔祥東;王爭;李艷麗;史生才;韓立
• 申請（專利權）人: 中國科學院紫金山天文臺
• 主分類號: G01J3/45
• 分類號: G01J3/45;H01L39/24
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 張力

1.一種基于MgB2薄膜的超導熱電子混頻器制備方法，其特征在于，包括：

步驟S1：在SiC襯底的上表面刻蝕出微橋結構，所述微橋結構定義超導熱電子混頻器的尺寸；

步驟S2：在帶有微橋結構的SiC襯底的上表面形成MgB2薄膜并調整MgB2薄膜厚度，使微橋結構的臺階深度遠大于MgB2薄膜的厚度；

步驟S3：在MgB2薄膜的上表面形成天線層，所述天線層包括對數螺旋天線、平面雙槽天線、對數周期天線和蝴蝶結天線等；

步驟S4：去除微橋區和天線層外圍的MgB2薄膜，完成超導熱電子混頻器制備。

2.根據權利要求1所述的一種基于MgB2薄膜的超導熱電子混頻器制備方法，其特征在于，所述步驟S1包括如下步驟：

S11：在SiC襯底的上表面沉積Cr保護層；

S12：通過聚焦離子束刻蝕SiC襯底形成微橋結構；

S13：去除SiC基板上的Cr保護層。

3.根據權利要求2所述的一種基于MgB2薄膜的超導熱電子混頻器制備方法，其特征在于，所述S12中，在微橋區采用小束流刻蝕以防止破壞微橋，在遠離微橋區采用大束流刻蝕以提高速率。

4.根據權利要求1所述的一種基于MgB2薄膜的超導熱電子混頻器制備方法，其特征在于，步驟S1所述SiC襯底包括高阻SiC襯底和低阻SiC襯底；

所述微橋結構定義超導熱電子混頻器的尺寸，其寬度為0.2-2微米，長度為0.2-4微米；

所述微橋結構的臺階深度為200-800納米。

5.根據權利要求1所述的一種基于MgB2薄膜的超導熱電子混頻器制備方法，其特征在于，所述步驟S2中，通過混合物理化學氣相沉積法制備形成MgB2薄膜；

且在制備形成過程中，通過改變硼源的體積流量和反應時間控制MgB2薄膜的厚度。

6.根據權利要求1所述的一種基于MgB2薄膜的超導熱電子混頻器制備方法，其特征在于，所述步驟S2形成厚度為10-30納米的MgB2薄膜。

7.根據權利要求1所述的一種基于MgB2薄膜的超導熱電子混頻器制備方法，其特征在于，所述步驟S2在形成MgB2薄膜后，在MgB2薄膜表面形成金保護層。

8.根據權利要求1所述的一種基于MgB2薄膜的超導熱電子混頻器制備方法，其特征在于，所述步驟S3包括如下步驟：

S31：在MgB2薄膜上表面形成光刻膠層；

S32：對所述光刻膠層進行曝光、顯影，形成設有天線結構的第一圖形化掩膜層；

S33：在第一圖形化掩膜層及天線結構的上表面形成天線層；

S34：去除所述第一圖形化掩膜層。

9.根據權利要求1所述的一種基于MgB2薄膜的超導熱電子混頻器制備方法，其特征在于，所述步驟S3所述天線層為金膜，通過電子束蒸發制備，其厚度為80-200納米，且天線層還包括外圍的電極結構。

10.根據權利要求1所述的一種基于MgB2薄膜的超導熱電子混頻器制備方法，其特征在于，所述步驟S4包括如下步驟：

S41：所述MgB2薄膜上表面形成光刻膠層；

S42：對所述光刻膠層進行曝光、顯影，形成保護微橋區的第二圖形化掩膜層。

S43：通過氬離子刻蝕去除第二圖形化掩膜層和天線層外的MgB2薄膜。