[发明专利]一种量子反常霍尔效应薄膜微结构器件及其制备方法

权利要求书

1.一种量子反常霍尔效应薄膜微结构器件的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：

1）匀涂保护层：在拓扑绝缘体材料（1）的Al₂O₃层（103）上匀涂电子束胶，作为保护层（201）；其中，拓扑绝缘体材料是一种Cr掺杂(Bi,Sb)₂Te₃薄膜生长于SrTiO₃基底上，并由表层Al₂O₃保护；

2）匀涂紫外光刻胶：在保护层（201）上匀涂紫外正性光刻胶（301）；

3）单层光刻：采用光刻工艺将掩膜的图形转移到紫外正性光刻胶（301）上；

4）刻蚀保护层：采用等离子去胶机去除刻蚀图形的保护层（201）；

5）刻蚀薄膜：利用离子束刻蚀机在拓扑绝缘体材料（1）上刻蚀Al₂O₃层（103）及Cr掺杂(Bi,Sb)₂Te₃层（102），将掩膜的图形转移到拓扑绝缘体材料（1）上；

6）清洗：利用丙酮及异丙醇洗掉拓扑绝缘体材料（1）表面剩余的保护层（201）和紫外正性光刻胶（301），干燥，得到量子反常霍尔效应薄膜微结构器件（2）。

2.根据权利要求1所述的量子反常霍尔效应薄膜微结构器件的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中的电子束胶为厚度为100-120nm的PMMA电子束胶。

3.根据权利要求1所述的量子反常霍尔效应薄膜微结构器件的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中的匀胶工艺条件为：转速600r/min下持续6-8s，4000r/min转速下持续50-60s。

4.根据权利要求1所述的量子反常霍尔效应薄膜微结构器件的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中的紫外正性光刻胶的厚度为800-900nm。

5.根据权利要求1所述的量子反常霍尔效应薄膜微结构器件的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中的匀胶工艺条件为：转速600r/min下持续6-8s，4000r/min转速下持续50-60s，在烘胶台上对光刻胶膜层进行坚膜处理，设定温度为85-90℃，时间260-300s。

6.根据权利要求1所述的量子反常霍尔效应薄膜微结构器件的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中，强光照射的曝光照度为10-15W/cm²，曝光时间为20-25s，采用氢氧化钠溶液进行显影，显影时间为18-20s。

7.根据权利要求1所述的量子反常霍尔效应薄膜微结构器件的制备方法，其特征在于：所述步骤4）中，通入Ar气10-15sccm，腔体内压强150-200Pa，采用RF 13.56MHz频率电源，40-60W，刻蚀时间5-6min。

8.根据权利要求1所述的量子反常霍尔效应薄膜微结构器件的制备方法，其特征在于：所述步骤5）中，通入Ar气10-15sccm，腔体内压强2.0-2.2×10^-2Pa，采用考夫曼离子源，刻蚀时间为180-200s；刻蚀参数：能量：200-220eV，束流：60-70mA。

9.根据权利要求1所述的量子反常霍尔效应薄膜微结构器件的制备方法，其特征在于：所述步骤6）中，在丙酮中浸泡60-90s，再使用异丙醇清洗表面，然后N₂气枪迅速吹干器件表面。

10.如权利要求1-9任一所述的制备方法制备的量子反常霍尔效应薄膜微结构器件。