【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种超导二极管装置及其测试方法，尤其涉及一种极低温下零磁场的超导二极管装置及其超导测试方法。
技术介绍
1、常规的半导体二极管是一种非常典型的非互易电子输运器件，传导电流主要在一个方向，即非对称电导，且在一个方向上具有低电阻，理想情况下电阻为零，在另一个方向上具有高电阻，理想情况下电阻为无限，由于常规的半导体二极管的单向导电性，其被广泛应用于各种电子器件。
2、超导二极管效应是指一种非互易性或方向性的现象，即一个超导体在一个方向上允许更大的超电流通过，而在另一个方向上则抑制或阻断超电流。这种效应可以用于实现单向传输、隔离、整流、逻辑和存储等功能，在量子信息处理、量子计算和量子通信等领域具有潜在的应用价值。在实际上，超导二极管效应在2020年首次由京都大学teruo ono教授领导的课题组实验发现，在人工超晶格[nb/v/ta]n上大约偏差为3％的超导二极管效应，当同时改变磁场方向和电流方向时，系统状态不变。
3、传统超导二极管的超导二极管效应需要同时破坏时间反演对称性和空间反演对称性，即需要小磁场和晶格对称性破缺，而与之不同的是，通过实验和理论研究发现，尽管存在中心对称性，2m ws2在零磁场下出现了反常的超导二极管效应，两种电流方向上临界电流的偏差最高可达20％，远超于人工超晶格[nb/v/ta]n。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供了一种无需磁场、限制条件更少、超导二极管效应更强的极低温下零磁场的超导二极管装置及其超导
2、技术方案：本专利技术所述的极低温下零磁场的超导性能测试装置包括由2m ws2构成的电子传输层，所述2m ws2置于六角氮化硼之间，所述2m ws2和六角氮化硼构成范德瓦尔斯异质结，所述范德瓦尔斯异质结的上层和下层设置石墨，所述范德瓦尔斯异质结的周围设置源极和漏极以及侧方电极。
3、进一步地，所述源极和漏极采用70纳米厚的铬/金层，直流电流范围在0～100μa。
4、进一步地，所述源极和漏极通过一维电接触技术搭载在所述范德瓦尔斯异质结的两侧。
5、进一步地，所述一维电接触技术包括刻蚀和热蒸镀。
6、进一步地，所述上册的石墨作为顶栅，所述下层的石墨作为背栅。
7、进一步地，所述背栅的底部设置绝缘衬底。
8、进一步地，所述绝缘衬底的材质为sio2，厚度为几十到几百纳米。
9、进一步地，所述2m ws2(2)通过机械剥离或者化学气相沉积法获得。
10、本专利技术所述的极低温下零磁场的超导二极管超导测试方法包括如下步骤：
11、(a)将装置置于低温恒容器的真空环境；
12、(b)通过keithley源表与所述源极和漏极连接，并提供可调控的直流电流；
13、(c)在直流电流的基础上利用锁相放大器提供大小为100na的交流电流；
14、(d)再通过锁相放大器连接所述侧方电极测量装置的交流电压；
15、(e)根据交流电流和交流电压计算出在直流电流下的微分电阻；当微分电阻为零时，此时材料处于超导态，反之，材料超导态被打破，则变成正常金属态；
16、(f)将微分电阻从零到非零转变的瞬时直流电流的大小定义为临界电流ic，计算此时超导二极管效应的偏差率q＝|ic+-ic-|/|ic++ic-|，其中，ic+表示正向临界电流，ic-表示负向临界电流。
17、进一步地，所述低温为低于8k的温度环境。
18、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：(1)测试装置制备简单，测试限制条件少，无需设置磁场条件即可实现超导二极管效应；(2)提高了测试装置的电荷传输效率，通过六角氮化硼bn封装2m ws2并且用石墨作为顶栅和背栅构成双栅调控，有效地提高2m ws2的载流子浓度和迁移率；(3)通过改变电流方向，实现2m ws2在超导态和金属态之间转换，并且这两种状态的转换受垂直电场和直流电流大小的调控，构成非互易电子输运的超导二极管。
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1.一种极低温下零磁场的超导二极管装置，其特征在于，包括由2M WS2(2)构成的电子传输层，所述2M WS2(2)置于六角氮化硼(3)之间，所述2M WS2(2)和六角氮化硼(3)构成范德瓦尔斯异质结，所述范德瓦尔斯异质结的上层和下层设置石墨(4)，所述范德瓦尔斯异质结的周围设置源极和漏极(1)以及侧方电极(6)。
2.根据权利要求1所述的极低温下零磁场的超导二极管装置，其特征在于，所述源极和漏极(1)采用70纳米厚的铬/金层，直流电流范围在0～100μA。
3.根据权利要求1所述的极低温下零磁场的超导二极管装置，其特征在于，所述源极和漏极(1)通过一维电接触技术搭载在所述范德瓦尔斯异质结的两侧。
4.根据权利要求1所述的极低温下零磁场的超导二极管装置，其特征在于，所述一维电接触技术包括刻蚀和热蒸镀。
5.根据权利要求4所述的极低温下零磁场的超导二极管装置，其特征在于，所述上层的石墨(4)作为顶栅，所述下层的石墨(4)作为背栅。
6.根据权利要求1所述的极低温下零磁场的超导二极管装置，其特征在于，所述背栅的底部设置绝缘
7.根据权利要求6所述的极低温下零磁场的超导二极管装置，其特征在于，所述绝缘衬底(5)的材质为SiO2，厚度为几十到几百纳米。
8.根据权利要求7所述的极低温下零磁场的超导二极管装置，其特征在于，所述2M WS2(2)通过机械剥离或者化学气相沉积法获得。
9.一种采用如权利要求1-8所述的极低温下零磁场的超导二极管装置的超导测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的超导测试方法，其特征在于，所述低温为低于8K的温度环境。
...【技术特征摘要】
1.一种极低温下零磁场的超导二极管装置，其特征在于，包括由2m ws2(2)构成的电子传输层，所述2m ws2(2)置于六角氮化硼(3)之间，所述2m ws2(2)和六角氮化硼(3)构成范德瓦尔斯异质结，所述范德瓦尔斯异质结的上层和下层设置石墨(4)，所述范德瓦尔斯异质结的周围设置源极和漏极(1)以及侧方电极(6)。
2.根据权利要求1所述的极低温下零磁场的超导二极管装置，其特征在于，所述源极和漏极(1)采用70纳米厚的铬/金层，直流电流范围在0～100μa。
3.根据权利要求1所述的极低温下零磁场的超导二极管装置，其特征在于，所述源极和漏极(1)通过一维电接触技术搭载在所述范德瓦尔斯异质结的两侧。
4.根据权利要求1所述的极低温下零磁场的超导二极管装置，其特征在于，所述一维电接触技术包括刻蚀和热蒸镀。
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