[发明专利]超导台阶结制备方法

权利要求书

1.一种超导结的制备方法，其特征在于采用高温超导单晶代替超导薄膜，将超导单晶通过连续剥离的方法实现厚度为几十到几百纳米厚的超薄单晶，再将所述的超薄单晶附着于台阶衬底之上；利用台阶衬底和超导单晶之间的互相吸引力，使所述的超薄超导单晶紧密附着于衬底之上，从而超薄超导单晶在衬底台阶附近呈现台阶结构，最后再利用微加工工艺构造微桥结构，形成超导台阶结。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于包括以下各步骤：

a)台阶衬底制备：使用超导薄膜生长的材料作为衬底或SOI材料作为衬底，然后在所选择的衬底上进行光刻，形成光栅结构，再利用离子束刻蚀方式刻蚀衬底上未被光刻胶保护的部分；去除光刻胶后，衬底表面上即形成了周期性的台阶结构，台阶的周期特性由光栅结构决定；

b)超导单晶薄片的剥离并吸附于台阶衬底

将T_c＞85°K的超导单晶材料采用普通的剥离方式获得大小为一个毫米见方的单晶薄片，剥离是采用Scotch胶带或者PE保护蓝膜；使单晶薄片粘在一片胶带上，再利用另外一片胶带剥离，使单晶薄片一分为二，分别有部分位于不同的胶带上，利用这样的方法重复多次；多次剥离后，胶带或PE保护蓝膜上会有很多肉眼无法分辨的大小和厚度均不一的单晶薄片；然后再将胶带或PE保护蓝膜粘贴于步骤a制备的台阶衬底表面再撕下，使很多超导单晶薄片粘附于衬底表面；超导单晶薄片和台阶衬底具有相同的形貌特性，从而使超导单晶薄片也出现了台阶结构；

c)保护和选择：利用热蒸发或者电子束蒸发的方式蒸发一层Au金属层以保护步骤b制作的台阶结构，然后利用原子力显微镜或者形貌测试仪分析单晶碎片的厚度和大小；根据需要选择合适大小和厚度的单晶用于台阶结制备；

d)台阶结制备：通过光刻和离子刻蚀或酸刻的方式构造超导单晶微桥，微桥跨过台阶。

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于步骤a中作为衬底的超导薄膜生长的材料为MgO、SrTiO₃、LaAlO₃或Al₂O₃。

4.按权利要求2所述的方法，其特征在于所述的台阶周期为几个微米到几十微米，台阶的高度为从几个纳米到几百纳米，它由离子束刻蚀的能量和时间决定。

5.按权利要求2所述的方法，其特征在于利用剥离方法获得的单晶薄片的厚度为40-60微米。

6.按权利要求2所述的方法，其特征在于所述超导单晶薄片大小从几个微米到几十微米，厚度从几个纳米到几百纳米。

7.按权利要求2所述的方法，其特征在于步骤c热蒸发Au层厚度为几十纳米。

8.按权利要求1或6所述的方法，其特征在于所述超导单晶薄片为几十微米，厚度为几十个纳米到一两百个纳米，确保横跨至少一个台阶，且台阶两边边缘有足够大小的面积用于电极制备。

9.按权利要求2所述的方法，其特征在于超导单晶薄片与衬底之间作用力为分子间作用力。

10.按权利要求2所述的方法，其特征在于步骤d)台阶结的制备时在形成微桥后，再蒸发一层厚度和单晶薄片与金属层厚度之和相当的CaF₂绝缘层材料，超声清洗残余的光刻胶，再蒸发一层厚度为150纳米Au层，光刻形成电极结构，离子束刻蚀形成有效电极图形，再采用超声清洗方式去除多余光刻胶，从而形成带有电极结构的超导台阶结。