[发明专利]隧道结、其制备方法和应用

权利要求书

1.一种隧道结，其特征在于，所述隧道结包括：

衬底，和衬底上从下到上依次设置的：

第一正常金属层，设置于衬底上；

绝缘层，设置于正常金属层上；和

第二正常金属层，设置于绝缘层上；

其中，所述绝缘层具有内凹的台阶结构，所述台阶上下薄膜断开。

2.根据权利要求1所述的隧道结，其特征在于，所述衬底材料选自硅或蓝宝石，优选为硅；和/或

所述衬底的厚度为300微米～500微米，优选为400微米。

3.根据权利要求1或2所述的隧道结，其特征在于，所述第一和第二正常金属层的材料相同；

优选地，所述正常金属层材料选自以下一种或多种：Nb、Au、NbTiN、Al；优选为Nb或Au；和/或

所述正常金属层厚度为50纳米～100纳米，优选为80纳米。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的隧道结，其特征在于，所述绝缘层材料选自以下一种或多种：In-Ga-Zn-O、ZnO；优选为In-Ga-Zn-O；和/或

所述绝缘层厚度100纳米～500纳米，优选为300纳米。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的隧道结，其特征在于，所述内凹形成的缝隙中植入纳米颗粒材料；

优选地，所述纳米颗粒材料选自以下一种或多种：Mn₁₂，Mn₃，Fe₃O₄；和/或

所述纳米颗粒材料的粒径为2纳米～50纳米，优选为2纳米。

6.权利要求1至5中任一项所述的隧道结制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)涂胶：在具有绝缘层的衬底上旋涂光刻胶并烘烤；

(2)光刻：对步骤(1)的样品进行紫外光刻，曝光后显影并定影；

(3)湿法刻蚀：采用刻蚀液对步骤(2)所得样品进行湿法刻蚀；

(4)去胶：将步骤(3)所得样品浸泡在有机溶液中，去掉表面光刻胶；

(5)套刻：重复步骤(1)和(2)，并在步骤(2)中利用套刻技术曝光图形，并进行显影和定影；

(6)溅射薄膜：利用磁控溅射方法向步骤(5)所得样品中溅射正常金属层，并对溅射后的样品进行去胶，得到所述隧道结。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

(7)植入纳米颗粒材料：用LB成膜法形成单层纳米颗粒膜，物理吸附到缝隙中。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述刻蚀液选自以下一种或多种：盐酸、磷酸、硝酸、氢氟酸；优选为盐酸；和/或

所述刻蚀液的质量百分浓度为5～20％，优选为8～15％，最优选为10％。

9.一种隧道结器件，其特征在于，所述隧道结器件包括如权利要求1至5中任一项所述的隧道结。

10.权利要求1至5中任一项所述的隧道结或按照权利要求6至8中任一项所述的制备方法而制得的隧道结在制备超导量子器件中的应用；优选地，所述量子器件为隧道结器件。