一种超导薄膜新型纳米结构的制备方法

1.一种超导薄膜纳米结构的制备方法，其特征在于，在薄膜表面首先铺AAO模板，而后确定打孔区域，最后通过刻蚀，在选定的多个打孔区域内形成指定孔径和周期的多孔结构；准备材料：STO衬底上的YBCO薄膜，YBCO薄膜厚度为20nm以及200nm-300nm厚的AAO模板；实施以下步骤进行打孔：S1、标记区光刻镀金；S2、光敏区光刻及纳米孔阵列制备；S3、光刻和ICP刻蚀隔离槽；S4、电极区光刻镀金；步骤S1中，标记区光刻镀金的过程为：S11）清洗：分别用丙酮、乙醇、去离子水对样品进行超声清洗各5min，而后氮气吹干，清除表面的灰尘杂质；S12）前烘：在100℃的热台上烘5min以去除样品表面的水分，利于光刻胶粘附在样品表面；S13）光刻胶旋涂：采用离心甩胶，先将样品真空吸在转轴上，再在表面滴2-3滴光刻胶，让甩胶机以1000r/min的转速旋转10s，使光刻胶均匀地完全覆盖在样品表面，再以3000r/min旋转30s，控制光刻胶的厚度为1.4μm；S14）软烘：在100℃的热台上烘60s，去除光刻胶中有机溶剂，使之干燥固化；S15）曝光：调整样品台位置使其对准掩模版上的图案，真空吸，然后进行6.5s的曝光，形成标记区，标记区包括光敏区两侧的两个十字标记、芯片右侧共电极下方两个数字乘积以及光敏面和电极旁边的数字标记；十字标记与后续刻蚀的隔离槽相互呼应，起对准的作用；两个数字的乘积则是芯片中单个光敏面的面积；数字标记则是为了让光敏面与电极一一对应；S16）显影：将样品浸入显影液中，轻微晃动加速显影，直至光刻胶被溶解完，而后立即拿出样品浸入去离子水中漂洗，然后吹干；S17）坚膜：在120℃的热台上烘5min，去除光刻胶中残余的溶剂；S18）标记区镀金；S19）剥离：采用丙酮溶液，器件浸入丙酮溶液超声，显现出图案，而后氮气吹干。 2.如权利要求1所述的超导薄膜纳米结构的制备方法，其特征在于，薄膜为钇钡铜氧YBCO或氮化铌NbN。 3.如权利要求2所述的超导薄膜纳米结构的制备方法，其特征在于，步骤S2中，光敏区光刻及纳米孔阵列制备的过程为：首先将AAO模板贴于薄膜表面，AAO模板的大小与STO衬底一致，然后继续下述的工艺步骤；S21）清洗；S22）前烘；S23）光刻胶旋胶；S24）软烘；S25）曝光：调整样品台位置使其对准掩模版上的图案，真空吸，然后进行6.5s的曝光，将版图的芯片中心部分放大，光敏区被隔离槽隔断，分为32×2的阵列光敏面，旁边的数字与光敏面一一对应，同时与电极下的数字一一对应，代表光敏面与电极一一对应；S26）显影；S27）坚膜；S28）ICP刻蚀：在刻蚀机上设置参数：气体压强20m Torr，ICP功率1800W，RIE功率200W，Ar流速40sccm，CHF3流速30sccm，刻蚀时间设置为3min，采用刻蚀1min暂停3min降温的方式；光刻胶覆盖住芯片上除了光敏面的其他部分，AAO模板在光敏面的位置保证光敏面不被完全刻蚀，实现在薄膜上指定区域内局域打孔的最终目的；S29）剥离；S210）剥离AAO模板：直接用胶带将YBCO薄膜表面剩余的AAO模板撕去。 4.如权利要求3所述的超导薄膜纳米结构的制备方法，其特征在于，步骤S2中，过程S21）、S22）、S23）、S24）、S26）、S27）、S29）与步骤S1中对应的过程S11）、S12）、S13）、S14）、S16）、S17）、S19）操作过程一致。 5.如权利要求4所述的超导薄膜纳米结构的制备方法，其特征在于，步骤S3中，光刻和ICP刻蚀隔离槽的过程为：S31）清洗；S32）前烘；S33）光刻胶旋胶；S34）软烘；S35）曝光：调整样品台位置使其对准掩模版上的图案，真空吸，然后进行6.5s的曝光，隔离槽将不同的光敏面分开，使之与各自的电极相连；S36）显影；S37）坚膜；S38）ICP刻蚀：在刻蚀机上设置参数：气体压强20m Torr，ICP功率1800W，RIE功率200W，Ar流速40sccm，CHF 3 流速30sccm，刻蚀时间设置为4min，采用刻蚀1min暂停3min降温的方式，刻蚀出隔离槽；S39）剥离。 6.如权利要求5所述的超导薄膜纳米结构的制备方法，其特征在于，步骤S3中，过程S31）、S32）、S33）、S34）、S36）、S37）、S39）与步骤S1中对应的过程S11）、S12）、S13）、S14）、S16）、S17）、S19）操作过程一致。 7.如权利要求6所述的超导薄膜纳米结构的制备方法，其特征在于，步骤S4中，电极区光刻镀金的过程为：S41）清洗；S42）前烘；S43）光刻胶旋涂；S44）软烘；S45）曝光：调整样品台位置使其对准掩模版上的图案，真空吸，然后进行6.5s的曝光，电极区包括32×2阵列的64个电极和两个共电极，电极区与读出电路互连时，两个相邻电极的最小中心距100微米，64个电极分两行交替排列；S46）显影；S47）坚膜；S48）电极区镀金；S49）剥离；S410）制备钝化膜对薄膜材料进行保护。 8.如权利要求7所述的超导薄膜纳米结构的制备方法，其特征在于，步骤S4中，过程S41）、S42）、S43）、S44）、S46）、S47）、S49）与步骤S1中对应的过程S11）、S12）、S13）、S14）、S16）、S17）、S19）操作过程一致。