Fabrication of Pb/PbTe nanowire-based Josephson junctions: etching optimization

• Autor(a) principal: Wscieklica, Amanda Sanson
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/138702
• topic: Josephson junction; superconductivity; nanowire; etching; lead; lead-telluride; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Nanotecnologia

O telureto de chumbo (PbTe) é um material do grupo IV-VI com propriedades muito interessantes para aplicações de tecnologia quântica. Possuir uma elevada interação spin-órbita e um grande factor g de Landé torna este semicondutor um candidato promissor para que seja induzida supercondutividade topológica. O chumbo (Pb) é um material que exibe supercondutividade a temperaturas relativamente altas (Tc = 7.2K) com um elevado hiato supercondutor e campo magnético crítico. Uma interface imaculada entre Pb e PbTe pode ser criada de modo que supercondutividade seja induzida na interface. Nanofios de PbTe monocristalinos foram crescidos por epitaxia de feixe molecular (MBE), seguido por uma deposição por evaporação térmica lateral in-situ de Pb. Foi feita uma passivação da camada de Pb, também sem quebrar o vácuo. Este trabalho tem como foco a otimização de experimentos de erosão para remover controladamente uma secção da camada de Pb epitaxialmente crescida no nanofio de PbTe, sem danificar o nanofio, com o objetivo de fabricar uma junção de Josephson. Conforme já demonstrado na literatura, com nanofios de arseneto de índio, a erosão húmida com água ultra pura (UPW) é um método seletivo, proporcionando a remoção completa da camada de Pb, sem danos visíveis ao nanofio. Neste trabalho foram usados métodos de erosão húmida (com UPW) e seca. A erosão a seco foi feita com iões de árgon, não demonstrou seletividade como esperado, e uma posterior otimização do processo é necessária. Para retirar apenas uma secção do Pb, foi utilizada uma máscara de polimetilmetacrilato (PMMA) sobre os nanofios, padronizada por litografia por feixe de eletrões, de forma que apenas a parte a ser erodida fosse exposta ao método (UPW ou Ar+). Imagens de microscopia eletrónica de varrimento (SEM) revelaram que, em ambos experimentos de erosão húmida e seca, toda a camada supercondutora de Pb foi danificada. Em um trabalho paralelo, dispositivos de efeito de campo de Pb/PbTe não erodidos foram fabricados para medir as características de transporte dependentes da temperatura, desde a temperatura ambiente até abaixo da TC do Pb, e não exibiram o comportamento metálico e supercondutividade esperados. Imagens de SEM dos dispositivos também mostraram danos na camada de Pb. Resultados posteriores revelaram que o isopropanol, possivelmente devido à sua natureza higroscópica, foi a causa do dano visto na camada de Pb ao longo do projeto. Desidratar o isopropanol ou removê-lo da fabricação poderá evitar os danos vistos na camada de Pb.