[发明专利]基于反常约瑟夫森效应的器件、其制备及相位调控方法

权利要求书

1.一种基于反常约瑟夫森效应的器件，其特征在于，所述基于反常约瑟夫森效应的器件从下至上依次包括衬底、纳米片、约瑟夫森N结图层(N为≥3的整数)、第一层金属膜、绝缘层、探测电极图层、第二层金属膜；

优选地，所述衬底为提前制备好标记阵列的衬底；和/或

优选地，所述基于反常约瑟夫森效应的器件为约瑟夫森三结器件和约瑟夫森四结器件；最优选为约瑟夫森三结器件。

2.根据权利要求1所述的基于反常约瑟夫森效应的器件，其特征在于：

所述衬底为硅衬底或氧化铝衬底，最优选为硅衬底；

所述纳米片为Bi₂Se₃纳米片或Bi₂Te₃纳米片，最优选为Bi₂Se₃纳米片；

所述纳米片的厚度为20～50nm，优选为20～40nm，最优选为30nm；

所述纳米片的长度为5～20μm，优选为5～15μm，最优选为10μm；

所述第一层金属膜的厚度为50～100nm，优选为60～90nm，进一步优选为70～90nm，最优选为80nm；

所述第二层金属膜的厚度为100～200nm，优选为120～180nm，进一步优选为140～170nm，最优选为160nm；

所述约瑟夫森N结器件的图形为“T”型或“Y”型，最优选为“T”型；

所述绝缘层的材料为过曝光的PMMA胶或氧化铝，最优选为过曝光的PMMA胶；

所述第一层金属膜的金属选自以下一种或多种：铅、铝、铌，优选为铅、铝，最优选为铅；和/或

所述第二层金属膜的金属为金或钯，最优选为金。

3.制备根据权利要求1或2所述的基于反常约瑟夫森效应的器件的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)生长纳米片，并将生长的纳米片转移到衬底上；

(2)定位、拍照步骤(1)制备的纳米片，根据所拍光学照片绘制约瑟夫森N结、绝缘层和探测电极的电路图；

(3)旋涂电子束光刻胶，烘烤、曝光约瑟夫森N结图层并对其显影；

(4)镀金属膜，去胶，即得所述基于反常约瑟夫森效应的器件。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中：所述生长纳米片的方法为化学气相沉积法(CVD)。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中：

所述电子束光刻胶为PMMA；

所述涂胶的机器为台式匀胶机；

所述涂胶的时间为40～80s，优选为50～70s，最优选为60s；

所述涂胶的转速为2000～6000rpm，优选为3000～5000rpm，最优选为4000rpm；

所述烘烤的时间为40～80s，优选为50～70s，最优选为60s；

所述烘烤的温度为100～150℃，优选为110～140℃，最优选为120℃；

所述曝光的方法选自以下一种或多种：电子束曝光、紫外曝光、激光直写，优选为电子束曝光或紫外曝光，最优选为电子束曝光；

所述曝光的面曝光剂量为50～200μA/cm²，优选为50～150μA/cm²，最优选为100μA/cm²；和/或

所述显影液为MIBK，最优选为MIBK：IPA＝1:3的MIBK。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中还包括以下步骤：镀第一层金属膜，去胶后浸泡并超声、清洗。