外延超导体-半导体混合结构的阳极氧化
材料科学
2021-01-27 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
我们展示了一种基于阳极氧化(AO)的混合半导体-超导体异质结构新制备工艺,该工艺可实现对外延Al薄膜的受控减薄。对生长在绝缘GaAs衬底上的氧化外延Al薄膜的结构与输运研究表明其存在空间不均匀性,以及增强的临界温度与临界磁场。对具有导电量子阱的混合InAs异质结构上外延Al的氧化显示,类似的增强超导特性通过邻近效应转移到二维电子气(2DEG),其临界垂直磁场可达3.5 T。通过对Al的完全氧化可获得绝缘的AlOx薄膜,该薄膜使异质结构免于空气暴露,同时免除了会损伤底层半导体的剥离Al的步骤。AO钝化所得2DEG迁移率是经湿法刻蚀去除Al的类似器件的两倍。一个AO钝化的霍尔条在2.5 T横向磁场下显现出量子霍尔特征,低于减薄薄膜的临界横向磁场,最终可实现量子霍尔效应与超导性的透明耦合。AO减薄与钝化与标准光刻技术兼容,横向分辨率低于<50 nm。我们通过实现一个基于半导体的约瑟夫森结(可在高达0.3 T垂直磁场下工作)展示了AO的局部图形化。
引用
@article{arxiv.2009.08190,
title = {Anodic Oxidation of Epitaxial Superconductor-Semiconductor Hybrids},
author = {Asbjørn C. C. Drachmann and Rosa E. Diaz and Candice Thomas and Henri J. Suominen and Alexander M. Whiticar and Antonio Fornieri and Sergei Gronin and Tiantian Wang and Geoffrey C. Gardner and Alex R. Hamilton and Fabrizio Nichele and Michael J. Manfra and Charles M. Marcus},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.08190},
year = {2021}
}