基于Bi2Sr2CaCu2O8+x高温超导单晶的本征Josephson结器件制备工艺

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Bi2Sr2CaCu2O8+x(BSCCO)是一种天然的超导层-绝缘层-超导层相间的层状结构高温超导材料,其中,两层超导层CuO被绝缘层BiO、SrO隔开。根据交流约瑟夫森效应,BSCCO本征约瑟夫森结可以作为高频信号的检测器和辐射源,在射电天文,生物检测等方面都有潜在应用。自2007年,L.Ozyuzer等人在大面积平台结构的BSCCO本征约瑟夫森结中成功检测到太赫兹波段辐射,在此领域走出了第一步;而太赫兹固态源的缺乏是限制太赫兹技术发展的最大约束之一,深入研究此种太赫兹源意义重大。本文主要介绍了本征结的制备工艺,以及一套针对需求自行设计的传输性能测量系统。具体内容将从以下三方面阐述:  (1)利用双面本征结制备工艺成功制备出了尺寸约为3μm×4μm的本征结,测量得到了良好的电流-电压(I-V)特性曲线,并且在外加磁场的情况下测得了高频信号辐照响应曲线;  (2)制备了单面的大尺寸mesa本征结,总结了其制备工艺,从器件性能和制备可重复性角度对工艺提出了改进方案;通过改变光刻后烘温度等工艺条件,利用SEM观察台阶边缘形貌,对比后得出最佳工艺条件,并提出了利用光刻方法制作绝缘层图形的工艺方法;  (3)用Labview软件及KEITHLEY公司的2400与2100系列的数字源表和万用表设计了慢速、可调I-V测试系统,实现电流量程可调、精确度可调,并增加在测量过程中暂停及手动测量,对局部I-V进行重复的多种功能。
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