[发明专利]基于飞秒激光的超导薄膜上制备微纳米收缩结构的方法有效

专利信息
申请号: 201780028615.7 申请日: 2017-03-23
公开(公告)号: CN109362239B 公开(公告)日: 2022-10-21
发明(设计)人: 维贾雅·斯里尼瓦苏·瓦拉巴普拉普;帕特里斯·尤明宁 申请(专利权)人: 南非大学
主分类号: H01L39/24 分类号: H01L39/24;B23K26/362;H01L39/22;B23K26/0622
代理公司: 北京方安思达知识产权代理有限公司 11472 代理人: 陈琳琳;武玥
地址: 南非比*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 基于 激光 超导 薄膜 制备 纳米 收缩 结构 方法
【说明书】:

一种在YBCO薄膜上制备微纳米收缩型结构的方法,所述方法包括利用飞秒激光在薄膜上烧蚀预定图案,以及超导装置,所述超导体装置包括YBCO薄膜,在该YBCO薄膜上通过飞秒激光烧蚀预定图案。

技术领域

本发明涉及一种基于飞秒激光的在YBa2Cu3O7-x超导薄膜上制备微纳米收缩结构的方法,并涉及一种新的超导体装置。

背景技术

收缩型约瑟夫森结,超导量子干涉装置(SQUIDS)和微带线谐振器是重要的超导装置,在应用于传感器和探测器,先进电子,成像,通信行业和量子计算机领域时,具有独特的性质和优势。随着YBa2Cu3O7-x(YBCO)超导体和非常高质量的YBa2Cu3O7-x(YBCO)薄膜的出现,基于YBCO的超导装置在液氮温度下工作是可能的。因此,约瑟夫森结、SQUIDS及类似物的制备研究有所增加。此外,该领域的专利,例如EP0384521和US4985117A,反映了这些装置的商业重要性。本发明的一个目的是提供在YBCO超导薄膜上的微纳米平面结构,并提供(a)收缩型约瑟夫森结,(b)SQUIDS和(c)微带线谐振器。

发明内容

根据本发明的一个方面,提供一种在YBCO薄膜上制备微纳米收缩结构的方法,该方法包括:

用飞秒激光将预定图案烧蚀到薄膜上。

在本说明书中,微收缩结构的定义涉及收缩尺寸以微米和亚微米为单位的结构。

在本说明书中,纳米收缩结构的定义涉及收缩尺寸为纳米级的结构。

术语烧蚀包括烧蚀和蚀刻两个过程,因为激光对薄膜的影响包括前两个过程。因此,术语烧蚀的也包括蚀刻和光刻。

薄膜可以是YBa2Cu3O7-x薄膜。薄膜可预先沉积在以下任何一种衬底上:氧化镁(MgO)衬底或铝酸镧(LAO)衬底。

飞秒激光参数可以在以下范围内:

激光功率为1mW至1W;

激光的重复频率为1kHz至2kHz;

激光束进给速率为16.6μm/s至500μm/s;

脉冲持续时间为130fs;

激光束光点尺寸为7.3μm至17μm。

该方法可以包括控制激光烧蚀点之间的激光束间距在8μm至18μm的范围内。

该激光可具有约795nm的波长,脉冲持续时间约为130fs,重复频率在1kHz至2kHz之间。

预定图案可以定义为收缩型约瑟夫森结和S形收缩中的任何一种,其中收缩范围从微米到纳米尺寸。S形收缩由两条相反的平形线限定,每条线的一端至少部分地重叠,以确定它们之间收缩,该收缩具有特定的长度和宽度。沿着薄膜的宽度,线间距可以在5μm至10μm的范围内。

预定图案可以是复合图案,所述复合图案限定了一种复合装置,所述复合装置具备基于约瑟夫森结的超导量子干涉装置(SQUID)和基于微带的微带线谐振器中的任何一种形式。

可以通过控制平移阶段相对于激光的移动来确定要烧蚀的预定图案。

平移阶段可以由计算机辅助制造语言控制。

计算机辅助制造语言可以是G code。

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