[发明专利]非易失性超导电性调控方法和应用

说明书

本发明提供了一种非易失性超导电性调控方法，通过偏置电流调控使待调控样品获得超导电性，且获得的超导电性在撤去外加偏置电压后仍然可以保持，还提供了该方法的应用。本发明通过偏置电流方法修补材料中的关键结构单元，在不需要加热的情况下使的材料获得超导电性，并且这种方法获得的超导电性在撤去外加偏置电压后仍然可以保持，具有非易失的特征。而且通过改变偏压大小和偏置时间可以连续的调控材料的超导特性。

技术领域

本发明属于超导领域，具体涉及一种非易失性超导电性调控方法和应用。

背景技术

超导材料有很多奇特的性质，基于这些特性的超导技术的应用具有诸多突出的优点，将导致人类社会的重大变革。但一般超导材料的获得需要经过复杂的样品合成过程，有的还需要多步的热处理过程。这些都不利于超导材料与其它材料集成，形成具备复合功能的新型电子学器件。特别是铜氧化物和铁基高温超导体，其成相温度，退火温度一般都在300摄氏度以上。在这样的温度下半导体器件的将会受到不可逆的损伤。而最近发展的离子液体场调控方法，在室温甚至更低的温度环境下，通过外加电场调节材料中的载流子浓度，可以将一些材料由不超导调节成为超导体。但是这种方法中外电场一旦撤去，材料就恢复到初始状态。在一些应用的场景下，这种方法是不实用的。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种非易失性超导电性调控方法和应用。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种非易失性超导电性调控方法，通过偏置电流调控使待调控样品获得超导电性，且获得的超导电性在撤去外加偏置电压后仍然可以保持。

根据本发明第一方面的方法，其中，所述方法包括：在待调控样品上通过电流源或电压源施加电流脉冲，其中，施加脉冲时监测样品的电阻，当样品电阻未达到临界阈值时，增大脉冲的强度，直至超过阈值，记作一次脉冲过程。

优选地，所述脉冲次数为5～40次，优选为10～20次。

根据本发明第一方面的方法，其中，所述方法包括：以调控电极为正极，待调控样品为负极，通过离子液体连接调控电极和调控样品，使用调控电源对调控样品和调控电极施加偏压调控，其中，所述调控温度不低于离子液体的固化温度。

优选地，所述离子液体选自以下一种或多种：N-甲氧基乙基-N-甲基二乙基铵双三氟甲磺酰亚胺盐、N-甲基，丁基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐、N-甲基,丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑双氟磺酰亚胺盐；优选为N-甲氧基乙基-N-甲基二乙基铵双三氟甲磺酰亚胺盐。

根据本发明第一方面的方法，其中，所述待调控样品材料选自以下一种或多种：铝、铌、镧铈铜氧、镨铜氧；最优选为镧铈铜氧和镨铜氧。

根据本发明第一方面的方法，其中，所述偏置电压为2.5～5V，优选为3～4V；和/或

所述偏置时间为5～100分钟，优选为10～30分钟。

本发明的第二方面提供了一种超导材料，所述超导材料按照第一方面所述的调控方法而制得。

本发明的第三方面提供了一种超导电子学器件，所述超导电子学器件包括第二方面所述的超导材料。

本发明的第三方面提供了第一方面所述的调控方法在制备超导量子干涉仪和/或超导与半导体集成电路中的应用。

本发明适用于以下领域：超导电子学器件制备，超导材料与不耐高温材料的集成等领域。例如：1)超导量子干涉仪的制备及调节2)超导与半导体集成电路的加工等等。

本发明的方法可以具有但不限于以下有益效果：

本发明通过偏置电流方法修补材料中的关键结构单元，在不需要加热的情况下使材料获得超导电性，并且这种方法获得的超导电性在撤去外加偏置电压后仍然可以保持，具有非易失的特征。而且通过改变偏压大小和偏置时间可以连续地调控材料的超导特性。