基于反常约瑟夫森效应的器件、其制备及相位调控方法技术

本发明专利技术提供了一种基于反常约瑟夫森效应的器件所述基于反常约瑟夫森效应的器件从下至上依次包括衬底、纳米片、约瑟夫森N结图层(N为≥3的整数)、第一层金属膜、绝缘层、探测电极图层、第二层金属膜，还提供了其制备及相位调控方法。本发明专利技术的基于反常约瑟夫森效应的器件利用反常约瑟夫森效应来调控结区的相位差，从而丰富调控结区相位差的手段，同时也能完全控制约瑟夫森多结所有的相位差，有助于未来对拓扑量子比特的操控与读取。扑量子比特的操控与读取。扑量子比特的操控与读取。

【技术实现步骤摘要】
基于反常约瑟夫森效应的器件、其制备及相位调控方法


[0001]本专利技术属于拓扑量子计算领域，具体涉及一种基于反常约瑟夫森效应的器件、其制备及相位调控方法。

技术介绍

[0002]随着微纳技术的发展，集成芯片的尺寸越来越小，也越来越接近量子极限，这也意味着传统的半导体芯片将会受到量子效应的影响而失效，因此发展量子计算将有可能打破这一限制，同时因其所具备的并行计算能力，也有望获得经典计算难以企及的计算能力。目前，量子计算还在发展阶段，存在很多的技术路线，包括离子阱、核磁共振、光量子系统、半导体量子点、超导量子体系以及拓扑量子计算体系。其中拓扑量子计算体系是一种备受瞩目的技术方案，为了实现拓扑量子比特，一种具备广阔前景的方式是在拓扑绝缘体Bi2Se3上制备约瑟夫森多结，通过调节超导相位到达特定的范围，使其发生拓扑相变，从而实现拓扑量子计算的操作、读取。
[0003]在基于约瑟夫森结的拓扑量子计算中，对量子比特的操控严重依赖于对结区相位差的调控。目前常见的调控方式是通过电流激励、外加磁通来改变超导相位，从而引起结区相位差的变化。但对于多块超导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于反常约瑟夫森效应的器件，其特征在于，所述基于反常约瑟夫森效应的器件从下至上依次包括衬底、纳米片、约瑟夫森N结图层(N为≥3的整数)、第一层金属膜、绝缘层、探测电极图层、第二层金属膜；优选地，所述衬底为提前制备好标记阵列的衬底；和/或优选地，所述基于反常约瑟夫森效应的器件为约瑟夫森三结器件和约瑟夫森四结器件；最优选为约瑟夫森三结器件。2.根据权利要求1所述的基于反常约瑟夫森效应的器件，其特征在于：所述衬底为硅衬底或氧化铝衬底，最优选为硅衬底；所述纳米片为Bi2Se3纳米片或Bi2Te3纳米片，最优选为Bi2Se3纳米片；所述纳米片的厚度为20～50nm，优选为20～40nm，最优选为30nm；所述纳米片的长度为5～20μm，优选为5～15μm，最优选为10μm；所述第一层金属膜的厚度为50～100nm，优选为60～90nm，进一步优选为70～90nm，最优选为80nm；所述第二层金属膜的厚度为100～200nm，优选为120～180nm，进一步优选为140～170nm，最优选为160nm；所述约瑟夫森N结器件的图形为“T”型或“Y”型，最优选为“T”型；所述绝缘层的材料为过曝光的PMMA胶或氧化铝，最优选为过曝光的PMMA胶；所述第一层金属膜的金属选自以下一种或多种：铅、铝、铌，优选为铅、铝，最优选为铅；和/或所述第二层金属膜的金属为金或钯，最优选为金。3.制备根据权利要求1或2所述的基于反常约瑟夫森效应的器件的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)生长纳米片，并将生长的纳米片转移到衬底上；(2)定位、拍照步骤(1)制备的纳米片，根据所拍光学照片绘制约瑟夫森N结、绝缘层和探测电极的电路图；(3)旋涂电子束光刻胶，烘烤、曝光约瑟夫森N结图层并对其显影；(4)镀金属膜，去胶，即得所述基于反常约瑟夫森效应的器件。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中：所述生长纳米片的方法为化学气相沉积法(CVD)。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中：所述电子束光刻胶为PMMA；所述涂胶的机器为台式匀胶机；所述涂胶的时间为40～80s，优选为50～70s，最优选为60s；所述涂胶的转速为2000～6000rpm，优选为3000～5000rpm，最优选为4000rpm；所述烘烤的时间为40～80s，优选为50～70s，最优选为60s；所述烘烤的温度为100～150℃，优选为110～140℃，最优选为120℃；所述曝光的方法选自以下一种或多种：电子束曝光、紫外曝光、激光直写，优选为电子束曝光或紫外曝光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祥，吕力，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：