论文摘要
量子计算已成为国际热点研究课题,超导约瑟夫森结是实现超导量子比特的基本组件。我们在超导量子比特基本组件——约瑟夫森结的制备工艺及其特性方面做了深入细致的研究工作,采用悬空掩模结构法和电子束斜蒸发法的制备工艺,此工艺制备的隧道结的漏电流小,并可以有效调节并控制结区面积。在制备高性能的Al/Al2O3/Al隧道结方面,完成了一整套的工艺流程与工艺参数,同时在此基础上开始研究多结系统制备工艺,为制备超导量子比特电路提供条件。本论文的工作主要包括以下三个方面：1.利用电子束曝光技术制备悬空掩模结构稳定了利用电子束曝光技术制备悬空掩模结构的工艺流程,总结了基本控制参数条件。通过调节光刻胶厚度、斜蒸发角度等参数有效地控制结区面积大小；通过对工艺条件的优化,能够稳定地制备出中间桥梁大小为1μm甚至0.5μm的悬空掩模结构,可以制备出1μm2的小面积铝隧道结。2.采用不对称电极结构有效地降低隧道结漏电流通过实验分析得出隧道结漏电流占超流比,随着结有效周长与结面积之比的增大而增大。采用不对称电极结构,使暴露在外面的结周长变小,减少了产生漏电的有效周长与结面积之比,从而进一步降低了铝隧道结漏电流,为提高结特性研究打下了良好的基础；3.利用深紫外光学曝光技术制备悬空掩膜结构在制备单结的基础上,进一步研究多结系统的超导量子比特电路的制备工艺。利用深紫外光学曝光技术设计并优化多结系统的超导量子比特电路掩膜版设计图,优化曝光显影工艺参数,用深紫外光学曝光技术制备出悬空掩膜结构,为多结系统的超导量子比特电路的制作奠定了基础。对所制备出的单个铝超导隧道结,在300mK情况下进行了I-V特性的测量。铝隧道结的能隙电压为0.39mV,漏电流与超导电流与之比可以达到1%以下,满足构建超导量子比特的要求。同时,利用深紫外光学曝光技术研究多结系统超导量子电路的制备工艺,在不断优化掩膜设计、进一步控制曝光显影参数的基础之上,目前已经可以稳定地制备出悬空掩膜结构,这些工作为下一步构建超导量子比特器件研究其量子特性奠定了良好的基础。
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标签：电子束曝光技术论文; 深紫外光学曝光技术论文; 悬空掩模结构论文; 超导隧道结论文; 超导量子比特电路论文;