Superiletken Iki boyutlu elektron gazı platformunda ölçeklenebilir kuantum entegre devreler

Melez süperiletken-yarı iletken süperiletken Josephson kavşaklarında tutarlı bir kuantum taşıması oluşturmak için, iki farklı malzeme arasında homojen ve bariyersiz bir arayüz oluşturulması gereklidir. Burada yeni bir iki boyutlu malzeme platformu sıyoruz, ve sonra melez kuantum entegre devresinin temeli olan iki boyutlu elektron gazı indiyum galyum arsenidinde yakınlık kaynaklı süperiletkenliği inceliyoruz. JJ ve QIC cihaz düzeni tasarlamak için, ilk aseton ve İzopropil alkol ile bir indiyum galyum arsenid gofret temiz.

Daha sonra cihazı azot gazı ile kurutun. Indiyum galyum arsenid gofret üstüne fotodirenç spin. Cihazı sıcak bir tabakta birkaç saniye pişirin.

Bunu takiben, bir maske hizalayıcıya bir fotoğraf maskesi yerleştirin ve cihazı uygun desenin altına yerleştirin. Mesa ve QIC düzenleri fotomaske ile UV ışığına cihazı maruz. Sonra birkaç dakika için MF-319 geliştirici direnmegeliştirmek.

Etch mesa su, sülfürik asit ve hidrojen peroksit bir çözelti içinde cihaz yerleştirerek aktif bölge olarak hareket etmek. Cihazı otuz saniye deiyonize suyla durulayın ve azot gazıyla kurulayın. Şimdi dektak yüzey profilleyicisi kullanarak yaklaşık 150 nanometre bir etch derinliği sağlamak.

Cihazı aseton ve isopropil alkolle temizleyin. Daha sonra, cihazın üstüne fotodirenç döndürerek metal ve iki boyutlu elektron gazı arasında elektriksel temas yapmak için ohmik ped formu. Cihazı sıcak bir tabakta birkaç saniye pişirin.

Maske hizalayıcıya bir fotomaske yerleştirin ve cihazı uygun desenin altına yerleştirin. Ohmik desenlerin fotomaskesi ile cihazı UV ışığına maruz bırakın. Sonra birkaç dakika için MF-319 geliştirici direnmegeliştirmek.

Bunu takiben, bir evaporatör makinesinde direnen desenli numune üzerine ince bir altın germanyum nikel alaşımı katmanı koyun. Aseton la kalkış yaptıktan sonra cihazı birkaç saniye liğine 430 derece olarak ısıtın. Cihazın üstünde photoresist döndürün.

Sonra birkaç saniye sıcak bir tabakta cihaz pişirin. Islak-etch 130 nanometre derinliğinde siper aktif bölgenin üstüne fotolitografik desenleme ve asit ıslak gravür tarafından iki boyutlu JJ's oluşturmak için, daha önce açıklandığı gibi. Cihazı küçük parçalar halinde kesin.

GE vernik kullanarak standart kurşunsuz yonga taşıyıcı üzerinde iki boyutlu JJ bir dizi içeren çip yükleyin. Daha sonra cihaz ve kurşunsuz yonga taşıyıcı pedleri arasındaki elektriksel temasları yapın. Son olarak, taşıma ölçümleri için cihazı seyreltme buzdolabına yükleyin.

Cihaz 2'nin devresindeki bir kavşaktaki SEM görüntüsü burada gösterilmiştir. Kavşağın her iki tarafındaki iki Niobium filmi arasındaki mesafe en kısa yolda 550 nanometredir. Fotolitografik olarak imal edilen Device 1'in bir kavşağının SEM görüntüsü, iki Niyon elektrotun 850 nanometre lik bir mesafeyle ayrıldığını göstermektedir.

Melez süperiletken-yarı iletken kavşaklarda normal ve Andreev yansımaları burada gösterilmiştir. Cihaz 1 için belirgin subharmonik enerji boşluğu yapıları, zirveleri ve dips ile sıcaklık bağımlılığı kaynaklı süperiletken boşluk burada gösterilmiştir. En düşük sıcaklıkta, subharmonik enerji boşluğu yapıları 3 tepe ve 3 dips ile görünür.

Sıcaklık artışı ile indüklenen süperiletkenliğin bastırılmasına bağlı olarak zirvelerin ve diplerin sıcaklık evrimi burada gösterilmiştir. Tüm özellikler önemli ölçüde ısıya bağlıdır ve en güçlü subharmonic enerji boşluğu zirveleri 50 milikelvin gözlenir. Uygulanan kaynak drenaj gerilimi ve Cihaz 2'nin sıcaklığının bir fonksiyonu olarak süper iletken boşluk burada gösterilmiştir.

Cihaz 2'nin sıcaklık ve manyetik alan bağımlılıkları taşıma ölçümleri, Cihaz 1 için gözlenen boşluk içi veya alt boşluk salınımları belirtisi göstermez. Bu işlemi gerçekleştirirken en önemli şey cihazdaki iki boyutlu elektron gazına erişmek ve nanojunction oluşturmak için doğru H seviyesini elde etmektir. İki boyutlu Josephson kavşaklarının, kavşakların boyutlarının gözlemin topolojik evresi üzerindeki etkisini araştırmak için farklı uzunluk ve genişliklerde incelenebileceğine inanıyorum.

Bu teknik, yüzlerce kuantum cihazını bir buzdolabı bekleme de ölçülmesiyle ölçeklenebilir hibrid kuantum cihazlarının gerçekleştirilmesini mümkün kılar.