[发明专利]一种超导量子约瑟夫森结及其制备方法

说明书

本发明公开了一种涉及量子芯片领域，特别是一种超导量子约瑟夫森结及其制备方法，通过在衬底上设置第一超导金属层；对所述第一超导金属层图形化，得到超导金属图形；在所述超导金属图形表面设置第一绝缘层；所述第一绝缘层覆盖所述超导金属图形的目标侧壁；在设置过所述第一绝缘层的衬底设置第二超导金属层；去除所述超导金属图形上方的第二超导金属层，得到约瑟夫森结前置物；在所述约瑟夫森结前置物的表面设置第二绝缘层，所述第二绝缘层将所述第二超导金属层覆盖，得到约瑟夫森结。本发明使原本由光刻线宽决定的约瑟夫森结精度转变为厚度决定，突破了设备的限制，降低了对设备的要求，降低了生产成本，增加了制备方法的泛用性。

技术领域

本发明涉及量子芯片领域，特别是涉及一种超导量子约瑟夫森结及其制备方法。

背景技术

超导量子计算的“量子优越性”获得了全球各国家政府及科学界的高度关注，超导量子已成为目前量子计算领域中最有可能实现通用计算的方案之一。

而约瑟夫森结(一种具有量子隧穿效应的特殊结构，结构为超导层-绝缘层-超导层的三明治结构)作为超导量子芯片中最重要的器件之一，其质量很大程度上决定了芯片的质量。目前常规的设计和制备工艺是采用双角度蒸发超导金属方案，利用掩膜的遮挡作用，分别从不同角度蒸镀2次超导金属薄膜形成交叠区域，并在第1次蒸镀后对金属进行氧化，进而形成SIS结构的约瑟夫森结，而这需要特殊的蒸镀设备以满足工艺需求。同时目前的约瑟夫森结的超导层-绝缘层-超导层(SIS)以上中下的形式分布，尺寸一般在100-200nm，这就导致其对光刻设备的分辨率精度要求较高，以EBL设备为主要曝光加工方式，生产成本较高。

因此，如何降低约瑟夫森结对生产设备的需求，以便降低其生产成本，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种超导量子约瑟夫森结及其制备方法，以解决现有技术中生产设备要求苛刻，生产成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种超导量子约瑟夫森结制备方法，包括：

在衬底上设置第一超导金属层；

对所述第一超导金属层图形化，得到超导金属图形；

在所述超导金属图形表面设置第一绝缘层；所述第一绝缘层覆盖所述超导金属图形的目标侧壁；

在设置过所述第一绝缘层的衬底设置第二超导金属层；

去除所述超导金属图形上方的第二超导金属层，得到约瑟夫森结前置物；

在所述约瑟夫森结前置物的表面设置第二绝缘层，所述第二绝缘层将所述第二超导金属层覆盖，得到约瑟夫森结。

可选地，在所述的超导量子约瑟夫森结制备方法中，所述在所述超导金属图形表面设置第一绝缘层包括：

对所述超导金属图形进行氧化处理，在所述超导金属图形上生长第一金属氧化物层。

可选地，在所述的超导量子约瑟夫森结制备方法中，所述在所述约瑟夫森结前置物的表面设置第二绝缘层包括：

对所述约瑟夫森结前置物进行氧化处理，在所述第二超导金属层上生长第二金属氧化物层。

可选地，在所述的超导量子约瑟夫森结制备方法中，所述在设置过所述第一绝缘层的衬底设置第二超导金属层，去除所述超导金属图形上方的第二超导金属层包括：

在所述第一绝缘层的表面设置第一光刻胶层；

在设置过所述第一光刻胶层的衬底设置第二超导金属层；

通过剥离工艺，去除所述第一光刻胶层及所述第一光刻胶层表面的第二超导金属层。

可选地，在所述的超导量子约瑟夫森结制备方法中，对所述第一超导金属层图形化，得到超导金属图形包括：