[发明专利]基于超导桥结的串联超导量子干涉器阵列制备方法及结构

说明书

本申请提供一种基于超导桥结的串联超导量子干涉器阵列制备方法及结构。基于超导桥结的串联超导量子干涉器阵列结构具有纳米桥结构，形成了多个串联的SQUID阵列。从而，具有结电流密度高、寄生电容小的特点。通过具有纳米结的串联超导量子干涉器阵列结构可以缩小到纳米级，具有更高的抗外界磁场干扰的能力。通过串联的SQUID阵列，使得基于超导桥结的串联超导量子干涉器阵列结构的整个系统具有更大的带宽，避免阻抗匹配问题，工作频率范围大大增加。从而，使得制备获得的基于超导桥结的串联超导量子干涉器阵列结构具有更强的抗干扰能力、更高的带宽和更好的输出信噪比。

技术领域

本申请涉及电子器件技术领域，特别是涉及一种基于超导桥结的串联超导量子干涉器阵列制备方法及结构。

背景技术

超导量子干涉器件(Superconducting Quantum Interference Device，SQUID)是目前最灵敏的磁通-电压传感器，能够精密测量磁场(梯度)、电流、电压、位移等通过自感和互感能够转换为磁通量的物理量，在精密测量、航空航天、地球物理、海洋探测、生物和医学等方面具有广泛的应用。

传统的超导量子干涉器制备方法与超导量子干涉器，采用并联的约瑟夫森结构成，约瑟夫森结采用超导体-超薄绝缘体超导体-超导体的三层结构。此时，传统的超导量子干涉器制备方法与超导量子干涉器，约瑟夫森结电流密度低、寄生电容大，且工艺制备流程复杂。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种基于超导桥结的串联超导量子干涉器阵列制备方法及结构。

本申请提供一种基于超导桥结的串联超导量子干涉器阵列制备方法，包括：

S10，提供衬底，并在所述衬底表面制备超导薄膜；

S20，在所述超导薄膜远离所述衬底的表面制备第一掩膜层，根据所述第一掩膜层对所述超导薄膜进行刻蚀，形成超导薄膜结构，并将所述第一掩膜层去除；

S30，在所述超导薄膜结构远离所述衬底的表面制备绝缘层；

S40，在所述绝缘层远离所述超导薄膜结构的表面制备第二掩膜层，根据所述第二掩膜层对所述绝缘层进行刻蚀，形成绝缘结构，并将所述第二掩膜层去除；

S50，在所述绝缘结构远离所述衬底的表面和所述超导薄膜结构远离所述衬底的表面，制备超导薄膜引线层；

S60，在所述超导薄膜引线层远离所述衬底的表面制备第三掩膜层，根据所述第三掩膜层对所述超导薄膜引线层进行刻蚀，形成第一超导薄膜引线结构与第二超导薄膜引线结构，并将所述第三掩膜层去除；

S70，在靠近所述绝缘结构与所述第一超导薄膜引线结构位置制备终端电阻；

S80，对所述第二超导薄膜引线结构进行刻蚀，刻蚀至所述绝缘结构，制备纳米环孔与纳米桥，获得基于超导桥结的串联超导量子干涉器阵列结构。

在一个实施例中，在所述S80中，采用聚焦离子束刻蚀方法，制备所述纳米环孔与所述纳米桥。

在一个实施例中，在所述S80中，采用电子束光刻结合干法刻蚀方法，制备所述纳米环孔与所述纳米桥。

在一个实施例中，采用聚焦离子束刻蚀方法时，电压设置为28keV～31keV，束流设置为4.7nm～5nm。

在一个实施例中，在所述S20中，采用反应离子刻蚀结合终点探测的方法，对所述超导薄膜进行刻蚀，形成所述超导薄膜结构。

在一个实施例中，在所述S10中，采用磁控溅射方法，控制氩气溅射气压或/和调控超导材料溅射功率，在所述衬底表面制备所述超导薄膜。