一种新型量子霍尔器件及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种新型量子霍尔器件及其制备方法，包括：1)提供一衬底，在所述衬底表面形成第一超导薄膜层；2)在所述第一超导薄膜层表面覆盖第一介电薄膜层；3)然后在所述第一介电薄膜层表面形成具有预设图形的石墨烯层或半导体薄膜层；4)在所述步骤3)形成的结构表面自下而上依次形成第二介电薄膜层和第二超导薄膜层；5)在所述衬底表面形成金属电极，所述金属电极与石墨烯层或半导体薄膜层接触。本发明基于二维材料和微电子加工工艺，在该器件中采用两层超导薄膜，利用超导材料对磁场的屏蔽特性，控制作用于器件的磁场大小，当超导薄膜较薄时，屏蔽部分外加磁场，剩余的磁力线形成周期磁场作用于超导薄膜，使其工作在正常态向超导态转变的区间，形成量子器件，在实现量子器件高速低功耗的同时，降低器件制备的技术难度。
【专利说明】
一种新型量子霍尔器件及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于微电子领域，涉及一种量子器件及其制备方法，特别是涉及一种新型量子霍尔器件及其制备方法。【背景技术】
[0002]随着半导体芯片朝着高速、超高频、高集成度、低功耗和高特征温度的趋势不断的发展。对微电子器件的集成度要求越来越高，半导体加工工艺尺寸越来越小，已经逼近摩尔定律的极限。当器件尺寸达到亚微米级别时，电子的量子波动行为就会表现出来，产生各种量子效应如量子尺寸效应、量子隧道效应和量子干涉效应等。量子器件是基于量子效应的一种新型的量子器件。石墨烯及M〇S2等半导体由于具有一系列优良的理化特性，开启了二维材料的研究及其微纳电子器件应用的热潮。尤其是它们的霍尔效应得到理论及实验的证实，因此成为制备新型量子霍尔器件的首选核心材料。而纳米尺度的量子器件的制备从某种程度上依赖于微电子工艺技术的发展，尤其是对光刻图形化要求苛刻。
[0003]鉴于此，本发明基于二维材料结合微电子加工工艺，发展一种新型量子霍尔器件。 在器件中采用两层超导薄膜，利用超导材料对磁场的屏蔽特性，可以控制作用于器件的磁场大小，当超导薄膜较薄时，屏蔽部分外加磁场，剩余的磁力线形成周期磁场作用于超导薄膜，使其工作在正常态向超导态转变的区间，形成量子器件。在实现量子器件高速低功耗的前提下降低了制备器件工艺技术的难度。
【发明内容】
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种新型量子霍尔器件及其制备方法，用于解决现有技术中制备量子器件工艺难度大的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种一种新型量子霍尔器件的制备方法，所述制备方法至少包括:
[0006]1)提供一衬底，在所述衬底表面形成第一超导薄膜层；
[0007]2)在所述第一超导薄膜层表面覆盖第一介电薄膜层；
[0008]3)在所述第一介电薄膜层表面形成具有预设图形的石墨烯层或半导体薄膜层；
[0009]4)在所述步骤3)形成的结构表面自下而上依次形成第二介电薄膜层和第二超导薄膜层；
[0010]5)在所述衬底表面形成金属电极，所述金属电极与石墨烯层或半导体薄膜层接触。
[0011]作为本发明新型量子霍尔器件的制备方法的一种优化的方案，所述衬底为Si02、 MgO 或 AI2O3。
[0012]作为本发明新型量子霍尔器件的制备方法的一种优化的方案，所述第一超导薄膜层通过第一介电薄膜层与石墨烯层或半导体薄膜层绝缘隔离，所述第二超导薄膜层通过第二介电薄膜层与石墨烯层或半导体薄膜层绝缘隔离。
[0013]作为本发明新型量子霍尔器件的制备方法的一种优化的方案，所述第一超导薄膜层与第二超导薄膜层通过机械剥离后干法转移或者直接沉积薄膜的方法形成，材料为 YBCO、Nb、NbSe2、NbT1、NbNSNbTiN。
[0014]作为本发明新型量子霍尔器件的制备方法的一种优化的方案，所述第一超导薄膜层与第二超导薄膜层的厚度均小于l〇〇nm。
[0015]作为本发明新型量子霍尔器件的制备方法的一种优化的方案，所述第一介电薄膜层和第二介电薄膜层通过机械剥离后干法转移或者直接沉积薄膜的方法形成，材料为h_ BN、A12〇3 或 Hf〇2,厚度为 10 ?100nm。
[0016]作为本发明新型量子霍尔器件的制备方法的一种优化的方案，所述石墨烯层或半导薄膜层通过机械剥离后干法转移形成，所述半导体薄膜层为MoS2、黑磷、硅烯、锗烯、WS2、 WTe2、MoSe、MoTe2、WSe2、WTe、TiSe2、PtSe2、ZnSe、PdSe2、CdS、CdSe、BP、SnSe、PtS2、Pbl2、GaSe、 InSe、ReS2或ReSe2,所述石墨烯层或半导薄膜层的厚度为一个至几个原子层。
[0017]作为本发明新型量子霍尔器件的制备方法的一种优化的方案，所述步骤5)中所述金属电极不与所述第一超导薄膜层以及第二超导薄膜层接触。
[0018]本发明还提供一种新型量子霍尔器件，所述量子霍尔器件至少包括:
[0019]衬底；
[0020]形成于所述衬底表面的第一超导薄膜层；[〇〇21]覆盖于所述第一超导薄膜层表面的第一介电薄膜层；
[0022]形成于所述第一介电薄膜层并具有预设图形的石墨烯层或半导体薄膜层；
[0023]自下而上依次形成于所述第一介电薄膜层和石墨烯层或半导体薄膜层表面的第二介电薄膜层和第二超导薄膜层；
[0024]形成于所述衬底表面且与所述石墨烯层或半导体薄膜层接触的金属电极。
[0025]作为本发明新型量子霍尔器件的一种优化的方案，所述第一超导薄膜层通过第一介电薄膜层与石墨烯层或半导体薄膜层绝缘隔离，所述第二超导薄膜层通过第二介电薄膜层与石墨烯层或半导体薄膜层绝缘隔离。
[0026]作为本发明新型量子霍尔器件的一种优化的方案，所述第一超导薄膜层与第二超导薄膜层的厚度均小于100nm〇
[0027]作为本发明新型量子霍尔器件的一种优化的方案，所述金属电极不与所述第一超导薄膜层以及第二超导薄膜层接触，所述第二超导薄膜层作为背栅电极。
[0028]如上所述，本发明的新型量子霍尔器件及其制备方法，包括步骤:首先提供一衬底，在所述衬底表面形成第一超导薄膜层;其次在所述第一超导薄膜层表面覆盖第一介电薄膜层;然后在所述第一介电薄膜层表面形成具有预设图形的石墨烯层或半导体薄膜层； 接着在上述形成的结构表面自下而上依次形成第二介电薄膜层和第二超导薄膜层;最后在所述衬底表面形成金属电极与所述金属电极与石墨烯层或半导体薄膜层接触，其中第二超导薄膜层和第二超导薄膜层不与金属电极接触，第二超导薄膜层可以作为背栅电极使用。 本发明基于二维材料结合微电子加工工艺，提供一种新型量子霍尔器件及其制备方法，在该器件中采用两层超导薄膜，利用超导材料对磁场的屏蔽特性，可以控制作用于器件的磁场大小，当超导薄膜较薄时，屏蔽部分外加磁场，剩余的磁力线均匀穿过超导薄膜形成量子器件，在实现量子器件高速低功耗的前提下降低了制备器件工艺技术的难度。【附图说明】
[0029]图1为本发明新型量子霍尔器件的制备方法流程示意图。
[0030]图2a为本发明新型量子霍尔器件的制备方法步骤1)呈现的结构立体示意图。[〇〇31]图2b为图2a中沿AA’方向的剖视图。[〇〇32]图3a为本发明新型量子霍尔器件的制备方法步骤2)呈现的结构立体示意图。[〇〇33]图3b为图3a中沿AA’方向的剖视图。[〇〇34]图4a为本发明新型量子霍尔器件的制备方法步骤3)呈现的结构立体示意图。[〇〇35]图4b为图4a中沿AA’方向的剖视图。[〇〇36]图5a和图6a为本发明新型量子霍尔器件的制备方法步骤4)呈现的结构立体示意图。[〇〇37]图5b和图6b分别为图5a和图6a中沿AA ’方向的剖视图。
[0038]图7a为本发明新型量子霍尔器件的制备方法步骤5)呈现的结构立体示意图。
[0039]图7b为图7a中沿AA’方向的剖视图。
[0040]元件标号说明[0041 ]1衬底[〇〇42]2第一超导薄膜层[〇〇43]3第一介电薄膜层[〇〇44]4石墨烯层或半导体薄膜层[〇〇45]5第二介电薄膜层
[0046]6第二超导薄膜层[〇〇47]7金属电极【具体实施方式】
[0048]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0049]请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0050]本发明提供一种新型量子霍尔器件的制备方法，请参阅附图1，显示为该方法的制备工艺流程图，包括如下步骤:
[0051]S1:提供一衬底，在所述衬底表面形成第一超导薄膜层；
[0052]S2:在所述第一超导薄膜层表面覆盖第一介电薄膜层；[〇〇53]S3:在所述第一介电薄膜层表面形成具有预设图形的石墨烯层或半导体薄膜层；S4:在所述步骤S3形成的结构表面自下而上依次形成第二介电薄膜层和第二超导薄膜层；
[0054]S5:在所述衬底表面形成金属电极，所述金属电极与石墨烯层或半导体薄膜层接触。
[0055]下面通过附图来详细说明本发明新型量子霍尔器件的制备方法的技术方案。[〇〇56]首先执行步骤1，如图2a和2b所示，提供一衬底1，在所述衬底1表面形成第一超导薄膜层2。[〇〇57]所述衬底1可以是Si02、Mg0或A1203等，当然，也可以是其他合适的衬底材料，在此不限。本实施例中，所述衬底1为Si〇2衬底。在另一实施例中，所述衬底1采用MgO衬底。
[0058]本步骤中，在所述衬底1表面形成第一超导薄膜层2的过程为:先采用机械剥离后干法转移或者直接沉积(物理沉积)薄膜的方法在所述衬底表面形成一层超导薄膜，然后通过刻蚀工艺形成预设图形的第一超导薄膜层2,如图2a和2b中为刻蚀超导薄膜后形成的第一超导薄膜层2。[〇〇59]作为示例，所述第一超导薄膜层2的材料可以是YBCO、Nb、NbSe2、NbT1、NbNSNbTiN等二维超导材料。本实施例中，通过机械剥离后干法转移的方法将超导薄膜形成于所述衬底1表面，所述第一超导薄膜层2采用NbSe2。在另一实施例中，所述第一超导薄膜层2采用 YBC0〇
[0060]所述第一超导薄膜层2的厚度较薄，控制在小于100nm范围内，例如可以是10nm、 20nm、35nm、45nm、50nm、70nm、80nm、90nm 或 95nm等等。[〇〇61]然后执行步骤S2,如图3a和3b所示，在所述第一超导薄膜层2表面覆盖第一介电薄膜层3。
[0062]具体过程为:先采用机械剥离后干法转移或者直接沉积(物理沉积或者化学沉积) 薄膜的方法在所述第一超导薄膜层2表面形成一层介电薄膜层3,然后通过刻蚀工艺形成预设图形的第一介电薄膜层3,如图3a和3b中为刻蚀介电薄膜后形成的第一介电薄膜层3。 [〇〇63]作为示例，所述第一介电薄膜层3的材料可以是h-BN、Al2〇3或Hf02等，当然，也可以是其他合适的介电材料，在此不限。本实施例中，通过机械剥离后干法转移的方法将介电薄膜形成于所述第一超导薄膜层2表面，所述第一介电薄膜层3采用h-BN。在另一实施例中，所述第一介电薄膜层3采用h-BN采用Al2〇3。
[0064] 所述第一介电薄膜层3的厚度范围为10?100nm范，例如可以是10nm、15nm、30nm、 45nm、50nm、75nm、85nm、90nm 或 98nm等等。[〇〇65]需要说明的是，形成的所述第一介电薄膜层3需要覆盖步骤SI中整个第一超导薄膜层2表面(包括上表面和侧面)，这样可以避免第一超导薄膜层2与后续形成的石墨烯层或者半导体薄膜层4接触。[〇〇66]接着执行步骤S3,如图4a和4b所示，在所述第一介电薄膜层3表面形成具有预设图形的石墨烯层(Gr)或半导体薄膜层4。
[0067]具体过程为:先采用机械剥离后干法转移或者直接沉积(物理沉积或者化学沉积) 薄膜的方法在所述第一介电薄膜层3表面形成一层石墨烯材料或半导体薄膜材料，然后通过刻蚀工艺形成预设图形的石墨烯层或半导体薄膜层4,从而形成霍尔结构，如图4a和4b中为刻蚀后形成的石墨烯层或半导体薄膜层4。[0〇68]作为示例，所述半导体薄膜层4的材料可以是M0S2、黑磷、娃稀、锗稀、WS2、WTe2、 MoSe、MoTe2、WSe2、WTe、TiSe2、PtSe2、ZnSe、PdSe2、CdS、CdSe、BP、SnSe、PtS2、Pbl2、GaSe、 InSe、ReS2或ReSe2等，当然，也可以是其他适合作为霍尔结构的材料，在此不限。本实施例中，通过机械剥离后干法转移的方法将石墨烯材料或半导体薄膜材料形成于所述第一介电薄膜层3表面。本实施例中，霍尔器件内采用石墨烯层。再另一实施例中，霍尔器件内采用半导体薄膜层，如MoS2，MoS2具有与石墨烯类似的层状结构，是一种低维度宽带隙的半导体材料，单层的MoS2具有直接带隙(1.8ev)结构，适用于制备晶体管、光电子器件等。
[0069]所述石墨烯层或半导薄膜层4的厚度为一个至几个原子层厚度。本实施例中，霍尔器件中采用单层石墨烯。
[0070]需要说明的是，刻蚀所形成的具有预设图形的石墨烯层或半导体薄膜层4外边缘可以与衬底1接触(如图4a和4b所示)或者不接触，并且与后续形成的金属电极7接触。[0〇71]接着执行步骤S4,如图5a?图6b所示，在所述步骤S3形成的结构表面自下而上依次形成第二介电薄膜层5和第二超导薄膜层6。[〇〇72]如图5a和5b所示，先在所述在步骤S3形成的结构表面形成第二介电薄膜层5。制备的第二介电薄膜层5的方法与制备第一介电薄膜层3的方法相同，在此不再赘述。形成的第二介电薄膜层5与下层的第一介电薄膜层3以及石墨烯层(或半导体薄膜层)4接触。[〇〇73]作为示例，所述第二介电薄膜层5的材料可以是h-BN、Al203或Hf02等，当然，也可以是其他合适的介电材料，在此不限。本实施例中，所述第二介电薄膜层5采用与第一介电薄膜层相同的材料，为h-BN。在另一实施例中，所述第二介电薄膜层5采用Al2〇3。
[0074] 所述第二介电薄膜层5的厚度范围为10?100nm范，例如可以是10nm、15nm、30nm、 45nm、50nm、75nm、85nm、90nm 或 98nm等等。[〇〇75]需要说明的是，刻蚀形成的第二介电薄膜层5的边缘不能超过石墨烯层或半导体薄膜层4的边缘，即需要将石墨烯层或半导体薄膜层4的边缘需暴露出来，以便于后续石墨烯层或半导体薄膜层4与金属电极7能够形成接触。[〇〇76]如图6a和6b所示，在所述第二介电薄膜层5表面形成第二超导薄膜层6。形成的第二超导薄膜层6的图形结构与步骤S1中第一超导薄膜层2的图形结构相同，制备第二超导薄膜层6的方法与步骤S1中制备第一超导薄膜层2的方法相同，在此不再赘述。[〇〇77] 作为示例，所述第二超导薄膜层6的材料可以是YBCO、Nb、NbSe2、NbT1、NbNSNbTiN 等二维超导材料。本实施例中，所述第二超导薄膜层6采用与第一超导薄膜层2相同的材料， 为NbSe2。在另一实施例中，所述第二超导薄膜层6采用YBC0。[0〇78]所述第二超导薄膜层6的厚度较薄，控制在小于100nm范围内，例如可以是10nm、 20nm、35nm、45nm、50nm、70nm、80nm、90nm 或 95nm等等。[〇〇79]需要说明的是，第二超导薄膜层6的边缘应当不超过第二介电薄膜层5的边缘，以通过所述第二介电薄膜5与下层的石墨烯层(或半导体层)绝缘。
[0080]最后执行步骤S5,如图7a和7b所述，在所述衬底1表面形成金属电极7,所述金属电极7与石墨烯层或半导体薄膜层4接触。[〇〇81]需要说明是，所述金属电极7除了与石墨烯层或半导体薄膜层4接触，还可以与第一介电薄膜层3和第二介电薄膜层5接触，但不与第一超导薄膜层2和第二超导薄膜层6接触。其中，第二超导薄膜层还可以用作背栅电极。
[0082]总之，霍尔器件中间的石墨烯层或者半导体薄膜层4与上下层超导薄膜2、6之间由介电薄膜3、5隔离，为了避免金属电极7接触到超导薄膜2、6,在图形化后，超导薄膜2、6的边缘应该被介电薄膜3、5隔离而不与石墨烯层(半导体薄膜层)4接触，且最后的金属电极7只与边缘露出来的石墨烯层(半导体薄膜层)4或者石墨烯(半导体薄膜层)/介电薄膜层接触， 而不与超导薄膜2、6接触。[〇〇83] 由上述可见，本实施例中，形成了NbSe2/h-BN/Gr/h-BN/NbSe2/Si02的堆叠结构，该堆叠结构经过层层掩膜刻蚀，结构边缘与后续沉积的金属电极形成极好的接触。其中两层超导薄膜不与金属电极接触。由于当磁场一定时，超导薄膜的穿透层与薄膜的厚度有关。当超导薄膜较厚时，磁场穿透层很薄，可以忽略不计，具有完全的抗磁性。但是超导薄膜较薄时，磁场穿透层与薄膜相比，就不能忽略不计，允许部分磁场穿透薄膜。由于本实施例采用的超导薄膜较薄，步骤S5所形成的石墨烯器件处于外磁场中时，由于器件上下表面的NbSe2 中将感应产生涡流，并产生与外磁场相反方向的感应磁场，部分外磁场被抵消，剩余磁力线形成周期磁场作用于超导薄膜，使其工作在正常态向超导态转变的区间，形成石墨烯量子器件。[〇〇84] 本实施例的NbSe2/h-BN/Gr/h-BN/NbSe2/Si02堆叠结构的器件具均匀屏蔽部分外磁场的作用。采用超导薄膜产生均匀可控磁场形成量子器件的方法大大降低了量子器件对微电子制备工艺的苛刻要求，容易实现电子器件低功耗高速的目的。介电层h-BN—方面作为保护层防止石墨烯结构被破坏，一方面隔离石墨烯与NbSe2。通过机械剥离并干法转移获得堆叠结构的石墨烯器件，最大程度上保持各层材料的本征电学特性。[〇〇85] 而在另一实施例中，形成了 YBC0/Al203/MoS2/Al203/YBC0/Mg0的堆叠结构，通过采用二维M〇S2薄膜作为器件有效层，薄层YBC0超导薄膜能有效屏蔽部分磁场，形成分布均匀可控的磁场穿过超导薄膜，其作用类似磁场穿过具有量子点的物理结构，因此形成量子器件。另外采用超导薄膜/介电薄膜/石墨烯(半导体)/介电薄膜/超导薄膜的结构，各层材料的选择不局限于实施例一和二所列举的，可以根据需要及材料特性，选择衬底、工艺以及各层合适的材料应用于器件制备。[〇〇86] 本发明还提供一种新型量子霍尔器件，如图6a和6b所示，所述量子霍尔器件至少包括:衬底1、第一超导薄膜层2、第一介电薄膜层3、石墨烯层或半导体薄膜层4、第二介电薄膜层5、第二超导薄膜层6以及金属电极7。
[0087]所述第一介电薄膜层3覆盖于所述第一超导薄膜层2表面(包括上表面和侧面均覆盖)。
[0088]所述石墨烯层(或半导体薄膜层)4形成于所述第一介电薄膜层3并具有预设图形， 延伸出一部分与金属电极7接触。
[0089]所述第二介电薄膜层5形成于所述第一介电薄膜层3和石墨烯层(或半导体薄膜层)4表面，所述第二超导薄膜层6形成于所述第二介电薄膜层5表面。
[0090]所述金属电极7形成于所述衬底1表面且与所述石墨烯层(或半导体薄膜层)4接触。
[0091]本发明中，所述第一超导薄膜层2通过第一介电薄膜层3与石墨烯层或半导体薄膜层4绝缘隔离，所述第二超导薄膜层6通过第二介电薄膜层5与石墨烯层或半导体薄膜层4绝缘隔离。所述第二超导薄膜层还可以作为背栅电极使用。[〇〇92]另外，作为示例，所述第一超导薄膜层2与第二超导薄膜层6的厚度较薄，均小于 100nm〇
[0093]优选地，所述金属电极7还可以与所述第一介电薄膜层3及第二介电薄膜层5接触
[0094]综上所述，本发明提供的新型量子霍尔器件及其制备方法，适用于石墨烯及MoS2 等二维材料的量子器件的制备，采用超导薄膜/介电薄膜/石墨烯(半导体薄膜)/介电薄膜/ 超导薄膜的结构，利用超导薄膜如YBC0、NbSe的抗磁特性，当超导薄膜较薄时，允许部分磁场穿透薄膜作用于核心材料形成量子器件。器件制备过程中，不必通过图形化的方法形成量子点，因此在实现量子器件的高速低功耗特性的前提下，降低了器件微电子制备工艺的难度，尤其是降低了光刻图形化的难度。
[0095]所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。[〇〇96]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种新型量子霍尔器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括:1)提供一衬底，在所述衬底表面形成第一超导薄膜层；2)在所述第一超导薄膜层表面覆盖第一介电薄膜层；3)在所述第一介电薄膜层表面形成具有预设图形的石墨烯层或半导体薄膜层；4)在所述步骤3)形成的结构表面自下而上依次形成第二介电薄膜层和第二超导薄膜 层；5)在所述衬底表面形成金属电极，所述金属电极与石墨烯层或半导体薄膜层接触。2.根据权利要求1所述的新型量子霍尔器件的制备方法，其特征在于:所述衬底为Si02、 MgO 或 AI2O3。3.根据权利要求1所述的新型量子霍尔器件的制备方法，其特征在于:所述第一超导薄 膜层通过第一介电薄膜层与石墨烯层或半导体薄膜层绝缘隔离，所述第二超导薄膜层通过 第二介电薄膜层与石墨烯层或半导体薄膜层绝缘隔离。4.根据权利要求1所述的新型量子霍尔器件的制备方法，其特征在于:所述第一超导薄 膜层与第二超导薄膜层通过机械剥离后干法转移或者直接沉积薄膜的方法形成，材料为 YBCO、Nb、NbSe2、NbT1、NbNSNbTiN。5.根据权利要求1所述的新型量子霍尔器件的制备方法，其特征在于:所述第一超导薄 膜层与第二超导薄膜层的厚度均小于l〇〇nm。6.根据权利要求1所述的新型量子霍尔器件的制备方法，其特征在于:所述第一介电薄 膜层和第二介电薄膜层通过机械剥离后干法转移或者直接沉积薄膜的方法形成，材料为h-BN、Al2〇3 或 Hf〇2,厚度为 10 ?lOOnm。7.根据权利要求1所述的新型量子霍尔器件的制备方法，其特征在于:所述石墨烯层或 半导薄膜层通过机械剥离后干法转移形成，所述半导体薄膜层为M〇S2、黑磷、硅烯、锗烯、 WS2、WTe2、MoSe、MoTe2、WSe2、WTe、TiSe2、PtSe2、ZnSe、PdSe2、CdS、CdSe、BP、SnSe、PtS2、Pbl2、 GaSe、InSe、ReS2或ReSe2，所述石墨稀层或半导薄膜层的厚度为一个至几个原子层。8.根据权利要求1所述的新型量子霍尔器件的制备方法，其特征在于:所述步骤5)中所 述金属电极不与所述第一超导薄膜层以及第二超导薄膜层接触。9.一种如利用权利要求1?8任一项所述制备方法制备形成的量子霍尔器件，其特征在 于，所述量子霍尔器件至少包括:衬底；形成于所述衬底表面的第一超导薄膜层；覆盖于所述第一超导薄膜层表面的第一介电薄膜层；形成于所述第一介电薄膜层并具有预设图形的石墨烯层或半导体薄膜层；自下而上依次形成于所述第一介电薄膜层和石墨烯层或半导体薄膜层表面的第二介 电薄膜层和第二超导薄膜层；形成于所述衬底表面且与所述石墨烯层或半导体薄膜层接触的金属电极。10.根据权利要求9所述的新型量子霍尔器件的制备方法，其特征在于:所述第一超导 薄膜层通过第一介电薄膜层与石墨烯层或半导体薄膜层绝缘隔离，所述第二超导薄膜层通 过第二介电薄膜层与石墨烯层或半导体薄膜层绝缘隔离。11.根据权利要求9所述的新型量子霍尔器件的制备方法，其特征在于:所述第一超导薄膜层与第二超导薄膜层的厚度均小于lOOnm。12.根据权利要求9所述的新型量子霍尔器件的制备方法，其特征在于:所述金属电极 不与所述第一超导薄膜层以及第二超导薄膜层接触，所述第二超导薄膜层作为背栅电极。
【文档编号】H01L43/04GK106025061SQ201610552773
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月14日
【发明人】王浩敏, 谢红, 王慧山, 王秀君, 谢晓明, 江绵恒
【申请人】中国科学院上海微系统与信息技术研究所