一种二硼化镁约瑟夫森结及其制备方法技术

一种二硼化镁约瑟夫森结及其制备方法，为MgB2/势垒层/MgB2结构，上下两层MgB2超导层之间的势垒层由硼或镁的高硼化物组成。MgB2层为超导层，上下两层MgB2超导层之间的硼层的中央刻蚀有凹槽，凹槽底部为结区势垒层。20K时本发明专利技术MgB2约瑟夫森结的最大能隙达到1.17meV，工作频率达到500GHz。本发明专利技术采用电子束在真空中快速退火得到二硼化镁约瑟夫森结。通过电子束蒸发法和聚焦离子束刻蚀得到所述的二硼化镁约瑟夫森结前驱膜，在几秒量级的时间内对前驱膜退火，使前驱膜内的镁和硼发生反应即可获得约瑟夫森结。退火后得到的二硼化镁约瑟夫森结可以根据聚焦离子束刻蚀工艺的不同得到不同类型的约瑟夫森结。

【技术实现步骤摘要】
一种二硼化镁约瑟夫森结及其制备方法
本专利技术涉及一种二硼化镁约瑟夫森结及其制备方法。
技术介绍
当今电子学器件朝着微型化、高集成化和高频化的方向发展。约瑟夫森结作为超导电子学中的基本单元是超导量子干涉仪(SQUID)和超导数字电路等超导电子学应用的核心元件。由于约瑟夫森结器件具有非线性效应强、工作频率高、量子极限的灵敏度、体积小、抗干扰能力强、低功耗等突出优点，使其在微弱磁场测量、高频信号检测、电压基准、量子通信和量子计算等领域具有重要的甚至不可替代的应用。较高的临界转变温度、较大的相干长度以及较宽的能隙使得MgB2在制备约瑟夫森结方面有其独有的优势。目前，人们也在制备MgB2约瑟夫森结方面进行了许多尝试，如点接触结、台阶结、离子注入的SNS结以及纳米微桥等。但目前报道的方法都不同程度地存在重复性和稳定性差、难以多结集成等难题，未能在超导数字电路中得到实际应用。中国专利201110112739.8“电子束退火制备二硼化镁超导薄膜方法”和中国专利201310415603.3“一种退火制备二硼化镁超导薄膜微结构的方法”分别提出了电子束退火制备二硼化镁超导薄膜和二硼化镁超导薄膜微结构的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二硼化镁约瑟夫森结，其特征在于：所述的二硼化镁约瑟夫森结为MgB2/势垒层/MgB2结构，上下两层MgB2超导层之间的势垒层由硼或镁的高硼化物组成；MgB2层为超导层，上下两层MgB2超导层之间的硼层的中央刻蚀有凹槽，凹槽底部为结区势垒层；20K时所述的MgB2约瑟夫森结的最大能隙达到1.17meV，工作频率达到500GHz。

【技术特征摘要】
1.一种二硼化镁约瑟夫森结，其特征在于：所述的二硼化镁约瑟夫森结为MgB2/势垒层/MgB2结构，上下两层MgB2超导层之间的势垒层由硼或镁的高硼化物组成；MgB2层为超导层，上下两层MgB2超导层之间的硼层的中央刻蚀有凹槽，凹槽底部为结区势垒层；20K时所述的MgB2约瑟夫森结的最大能隙达到1.17meV，工作频率达到500GHz。2.制备权利要求1所述的二硼化镁约瑟夫森结的方法，其特征在于：所述的制备方法具体步骤如下：1)将尺寸为3mm×5mm的6H-SiC衬底放入真空镀膜机中，关闭样品室并启动真空泵，当样品室真空达到5.0×10-5Pa以下时，继续下一步；2)选择电子束加速电压7kV，电子束束流50-100mA分别加热镁源和硼源；首先沉积镁膜，然后沉积硼膜，按照此次序交替沉积4层镁膜和4层硼膜，镁膜和硼膜的厚度比为3:2，得到的前驱膜结构为[Mg(15nm)/B(10nm)]4,前驱膜总厚度为100nm；3)打开样品室，用金属掩膜遮挡步骤2)中薄膜的部分区域A，关闭真空室；当真空度达到5.0×10-5Pa以下时，沉积厚度为100...

【专利技术属性】
技术研发人员：许壮，孔祥东，韩立，高召顺，李艳丽，门勇，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11