שילוב מדרגי של מעגלים קוונטית משולבים בפלטפורמת גז אלקטרונים דו מימדית

כדי ליצור הובלה קוונטית עקבית בצמתים מוליך-על-מוליכים-למחצה היברידיים, ג'וזפסון, יש צורך בהיווצרות הממשק ההומוגני ונטול המחסומים בין שני חומרים שונים. כאן אנו מציגים פלטפורמת חומר דו מימדית חדשנית, ולאחר מכן חוקרים את מוליכות העל הנגרמת על ידי קרבה בגז אלקטרונים דו מימדי אינדיום גליום ארסניד שהוא בסיס למעגל משולב קוונטי היברידי. כדי לעצב את פריסת המכשיר של JJ ו- QIC, נקה תחילה וופל ארסניד אדיום עם אצטון ואלכוהול isopropyl.

ואז לייבש את המכשיר עם גז חנקן. סובב את הפולוגריסט על גבי וופל האנדיום גליום ארסניד. אופים את המכשיר על צלחת חמה לכמה שניות.

לאחר מכן, מקם מסכת צילום במיישר מסכות והצב את ההתקן מתחת לתבנית המתאימה. חשוף את המכשיר לאור UV דרך מסכת הצילום של פריסות מסה ו- QIC. לאחר מכן לפתח את ההתנגדות מפתח MF-319 במשך כמה דקות.

תחריט mesa לפעול כאזור פעיל על ידי הצבת המכשיר בתתא של מים, חומצה גופרתית ומי חמצן. שוטפים את המכשיר במים דה-מיונים למשך 30 שניות, ויבשים בגז חנקן. עכשיו להבטיח עומק תחריט של סביב 150 ננומטר באמצעות פרופילר משטח DEKTAK.

נקה את המכשיר עם אצטון ואלכוהול isopropyl. לאחר מכן, טופס כרית אומי כדי ליצור מגע חשמלי בין מתכת וגז אלקטרונים דו מימדי על ידי ספינינג פוטורסיסט על גבי המכשיר. אופים את המכשיר על צלחת חמה לכמה שניות.

מקם מסכת צילום במיישר המסכות והצב את ההתקן מתחת לתבנית המתאימה. חשוף את המכשיר לאור UV דרך photomask של דפוסים אומיים. לאחר מכן לפתח את ההתנגדות מפתח MF-319 במשך כמה דקות.

לאחר מכן, להפקיד שכבה דקה של סגסוגת ניקל גרמניום זהב על מדגם בדוגמת התנגדות במכונת אידוי. לאחר ביצוע ההמראה באצטון, anneal המכשיר כמו 430 מעלות צלזיוס במשך כמה שניות. ספין פוטורסיסט על גבי המכשיר.

ואז לאפות את המכשיר על צלחת חמה במשך כמה שניות. תחריט רטוב תעלה בעומק 130 ננומטר על גבי האזור הפעיל כדי ליצור JJ של דו מימדי על ידי דפוס פוטוליטוגרפי תחריט רטוב בחומצה, כפי שתואר קודם לכן. חותכים את המכשיר לשבבים קטנים.

טען את השבב המכיל מערך של JJ דו מימדי על מוביל שבבים סטנדרטי ללא עופרת באמצעות לכה GE. לאחר מכן הפוך את המגעים החשמליים בין המכשיר לבין רפידות מובילות שבבים. לבסוף, לטעון את המכשיר לתוך מקרר דילול למדידות הובלה.

תמונת SEM של צומת אחד במעגל של התקן 2 מוצגת כאן. המרחק בין שני סרטי ניאוביום בכל צד של הצומת הוא 550 ננומטר בשביל הקצר ביותר. תמונת SEM של צומת אחד של התקן 1, אשר מפוברק פוטוליתוגרפית, מראה כי שתי אלקטרודות ניאוביום מופרדים על ידי מרחק של 850 ננומטר.

השתקפויות רגילות ואנדרייב בצמתים היברידיים מוליכי-על מוליכים למחצה מתוארים כאן. פער מוליכי-העל הנגרמים על-ידי תלות בטמפרטורה עם מבנים בולטים של פערי אנרגיה תת-הרמוניים, פסגות ומטבלים עבור התקן 1 מוצגים כאן. בטמפרטורה הנמוכה ביותר, מבנים תת-הרמוניים של פערי אנרגיה מופיעים עם 3 פסגות ו-3 מטבלים.

התפתחות הטמפרטורה של הפסגות והמטבלים עקב דיכוי מוליכות העל המושרה עם עליית הטמפרטורה מוצגים כאן. כל התכונות תלויות טמפרטורה באופן משמעותי, ופסגות פער האנרגיה התת-הרמוניות החזקות ביותר נצפו ב-50 מיקלווין. פער מוליכי העל כפונקציה של מתח ניקוז מקור יישומי וטמפרטורה של התקן 2 מוצג כאן.

הטמפרטורה ותלות השדה המגנטי מעבירות מדידות של התקן 2 אינן מראות שום סימן לתנודות ברווח או בתת-פער, שנצפו עבור התקן 1. הדברים החשובים ביותר בעת ביצוע הליך זה הוא להשיג את רמת H הנכונה כדי לגשת לגז אלקטרונים דו מימדי במכשיר וצורת nanojunction. אני מאמין שניתן לחקור צמתים דו מימדיים של ג'וזפסון באורכים ורוחב שונים כדי לחקור את השפעת הממדים של הצמתים על השלב הטופולוגי של ההתבוננות.

טכניקה זו מאפשרת למדוד מאות מכשירים קוונטיים במקרר אחד, וסוללת את הדרך למימוש התקנים קוונטיים היברידיים מדרגיים.