Circuits intégrés quantiques évolutifs sur la plate-forme de gaz électronique bidimensionnel supraconducteur

Pour former un transport quantique cohérent dans les jonctions josephson supraconductrices-semi-conducteurs hybrides, la formation de l’interface homogène et sans barrière entre deux matériaux différents est nécessaire. Ici, nous introduisons une nouvelle plate-forme matérielle bidimensionnelle, puis étudions la supraconductivité induite par la proximité dans l’arsenide d’indium gallium de gaz électronique bidimensionnel qui est une base d’un circuit intégré quantique hybride. Pour concevoir la disposition de l’appareil JJ et QIC, nettoyez d’abord une gaufrette à arséides d’indium gallium avec de l’acétone et de l’alcool isopropyle.

Ensuite, séchez l’appareil avec du gaz azoté. Faites tourner la photorésistance sur la gaufrette à arséides d’indium gallium. Cuire l’appareil sur une plaque chaude pendant quelques secondes.

Par la suite, placez un masque photomask dans un gouttière de masque et placez l’appareil sous le modèle approprié. Exposez l’appareil à la lumière UV à travers le photomask des dispositions mesa et QIC. Développez ensuite la résistance dans le développeur MF-319 pendant quelques minutes.

Gravez le mesa pour agir comme la région active en plaçant l’appareil dans une solution d’eau, d’acide sulfurique et de peroxyde d’hydrogène. Rincer l’appareil à l’eau déionisée pendant trente secondes et sécher avec du gaz azoté. Maintenant, assurez-vous d’une profondeur d’étchage d’environ 150 nanomètres à l’aide d’un profileur de surface DEKTAK.

Nettoyez l’appareil avec de l’acétone et de l’alcool isopropylique. Ensuite, formez un tampon ohmic pour faire un contact électrique entre le métal et le gaz électronique bidimensionnel en faisant tourner photorésist sur le dessus de l’appareil. Cuire l’appareil sur une plaque chaude pendant quelques secondes.

Placez un masque photomask dans le gouttière du masque et placez l’appareil sous le motif approprié. Exposez l’appareil à la lumière UV à travers le photomask de motifs ohmiques. Développez ensuite la résistance dans le développeur MF-319 pendant quelques minutes.

Par la suite, déposez une fine couche d’alliage de nickel germanium doré sur l’échantillon à motifs résistants dans une machine d’évaporateur. Après avoir effectué le décollage en acétone, anneal l’appareil comme 430 degrés Celsius pendant quelques secondes. Tournez photorésist sur le dessus de l’appareil.

Cuire ensuite l’appareil sur une plaque chaude pendant quelques secondes. Humide-gravure d’une tranchée de 130 nanomètres de profondeur sur le dessus de la région active pour former des JJ bidimensionnels par photolithographie patterning et wet-gravure dans l’acide, comme décrit précédemment. Couper l’appareil en petits jetons.

Chargez la puce qui contient un tableau de JJ bidimensionnels sur un support de puce sans plomb standard en utilisant le vernis GE. Ensuite, faites les contacts électriques entre l’appareil et les tampons de support de puce sans plomb. Enfin, chargez l’appareil dans un réfrigérateur de dilution pour les mesures de transport.

L’image SEM d’une jonction sur le circuit de l’appareil 2 est montrée ici. La distance entre deux films Niobium de chaque côté de la jonction est de 550 nanomètres sur le chemin le plus court. L’image SEM d’une jonction de l’appareil 1, qui est photolithographiquement fabriqué, montre que les deux électrodes Niobium sont séparées par une distance de 850 nanomètres.

Des réflexions normales et Andreev dans les jonctions hybrides supraconductrices semi-supraconductrices sont représentées ici. L’écart supraconducteur induit par la dépendance à la température avec des structures d’écart d’énergie sous-harmoniques prononcées, des pics et des creux pour l’appareil 1 sont montrés ici. À la température la plus basse, les structures de l’écart énergétique sous-harmonique apparaissent avec 3 pics et 3 creux.

L’évolution de la température des pics et des creux due à la suppression de la supraconductivité induite avec augmentation de la température sont montrés ici. Toutes les caractéristiques dépendent considérablement de la température, et les pics d’écart d’énergie sous-harmoniques les plus forts sont observés à 50 millikelvins. L’écart supraconducteur en fonction de la tension appliquée de drain de source et de la température de l’appareil 2 est montré ici.

Les mesures de transport de la température et des dépendances au champ magnétique de l’appareil 2 ne montrent aucun signe d’oscillations dans l’espace ou le sous-écart, qui sont observées pour l’appareil 1. Les choses les plus importantes lors de l’exécution de cette procédure est d’obtenir le bon niveau H pour accéder au gaz électronique bidimensionnel dans l’appareil et former la nanojonction. Je crois que les jonctions josephson bidimensionnelles peuvent être étudiées avec différentes longueurs et largeurs pour étudier l’effet des dimensions des jonctions sur la phase topologique de l’observation.

Cette technique permet de mesurer des centaines d’appareils quantiques dans un réfrigérateur de refroidissement, ouvrant la voie à la réalisation d’appareils quantiques hybrides évolutifs.