Para formar un transporte cuántico coherente en uniones veintisanconductores-semiconductores híbridos Josephson, es necesaria la formación de la interfaz homogénea y sin barreras entre dos materiales diferentes. Aquí presentamos una novedosa plataforma de material bidimensional, y luego estudiamos la superconductividad inducida por proximidad en arsenuro de galio indio de gas electrónico bidimensional que es la base de un circuito integrado cuántico híbrido. Para diseñar el diseño del dispositivo JJ y QIC, primero limpie una oblea de arsenuro de galio indio con acetona y alcohol isopropílico.
A continuación, seque el dispositivo con gas nitrógeno. Gira el fotorresista encima de la oblea de arsenuro de galio indio. Hornee el dispositivo en una placa caliente durante unos segundos.
Después de esto, coloque una fotomasca en un alineador de máscara y coloque el dispositivo bajo el patrón adecuado. Exponga el dispositivo a la luz UV a través de la fotomasca de los diseños de mesa y QIC. A continuación, desarrolle la resistencia en el desarrollador MF-319 durante unos minutos.
Etch la mesa para actuar como la región activa mediante la colocación del dispositivo en una solución de agua, ácido sulfúrico y peróxido de hidrógeno. Enjuague el dispositivo con agua desionizada durante treinta segundos y séquelo con gas nitrógeno. Ahora asegúrese de una profundidad de color grabado de alrededor de 150 nanómetros utilizando un generador de perfiles de superficie DEKTAK.
Limpie el dispositivo con acetona y alcohol isopropílico. A continuación, forma la almohadilla ohmica para hacer contacto eléctrico entre el metal y el gas electrónico bidimensional girando fotorresista en la parte superior del dispositivo. Hornee el dispositivo en una placa caliente durante unos segundos.
Coloque una fotomasca en el alineador de máscara y coloque el dispositivo bajo el patrón adecuado. Exponga el dispositivo a la luz UV a través de la fotomascara de patrones ohmicos. A continuación, desarrolle la resistencia en el desarrollador MF-319 durante unos minutos.
Después de esto, deposite una fina capa de aleación de níquel de germanio de oro en la muestra con patrón de resistencia en una máquina evaporadora. Después de realizar el despegue en acetona, recose el dispositivo como 430 grados Celsius durante unos segundos. Gire fotorresistir en la parte superior del dispositivo.
A continuación, hornee el dispositivo en una placa caliente durante unos segundos. Humedezca una zanja de 130 nanómetros de profundidad en la parte superior de la región activa para formar JJ bidimensionales mediante patrones fotolitográficos y grabado en húmedo en ácido, como se describió anteriormente. Corte el dispositivo en pequeñas fichas.
Cargue el chip que contiene una matriz de JJ bidimensionales en un soporte de viruta sin plomo estándar mediante el barniz GE. A continuación, realice los contactos eléctricos entre el dispositivo y las almohadillas portadoras de viruta sin plomo. Por último, cargue el dispositivo en un refrigerador de dilución para las mediciones de transporte.
La imagen SEM de una unión en el circuito del dispositivo 2 se muestra aquí. La distancia entre dos películas de Niobium en cada lado de la unión es de 550 nanómetros en el trayecto más corto. La imagen SEM de una unión del Dispositivo 1, que se fabrica fotolitográficamente, muestra que los dos electrodos de Niobio están separados por una distancia de 850 nanómetros.
Aquí se describen los reflejos normales y andreev en uniones híbridas superconductoras-semiconductoras. Aquí se muestra la brecha superconductora inducida por la dependencia de la temperatura con estructuras, picos y caídas de energía subharmónica pronunciadas para el dispositivo 1. A la temperatura más baja, las estructuras de brecha de energía subharmónica aparecen con 3 picos y 3 caídas.
La evolución de la temperatura de los picos y caídas debido a la supresión de la superconductividad inducida con aumento de temperatura se muestran aquí. Todas las características dependen significativamente de la temperatura, y los picos de brecha de energía subharmónico más fuertes se observan a 50 milkelvin. La brecha superconductora en función de la tensión de drenaje de la fuente aplicada y la temperatura del dispositivo 2 se muestra aquí.
Las mediciones de transporte de temperatura y dependencias de campo magnético del Dispositivo 2 no muestran ningún signo de oscilaciones en la brecha o sub-brecha, que se observan para el Dispositivo 1. Lo más importante al realizar este procedimiento es obtener el nivel H adecuado para acceder al gas de electrones bidimensional en el dispositivo y formar la nanojunción. Creo que las uniones bidimensionales de Josephson se pueden estudiar con diferentes longitudes y anchuras para investigar el efecto de las dimensiones de las uniones en la fase topológica de la observación.
Esta técnica permite medir cientos de dispositivos cuánticos en un tiempo de reutilización de nevera, allanando el camino para la realización de dispositivos cuánticos híbridos escalables.
