Lithographically Controlled Liquid Metal Diffusion in Graphene: Fabrication and Magnetotransport Signatures of Superconductivity

S Stefan Wundrack (Physikalisch‐Technische Bundesanstalt Bundesallee 100 38116 Braunschweig Germany) M Marc Bothe (Physikalisch‐Technische Bundesanstalt Bundesallee 100 38116 Braunschweig Germany) M Marcelo Jaime K Kathrin Küster (Max‐Planck‐Institut für Festkörperforschung Heisenbergstraße 1 70569 Stuttgart Germany) M Markus Gruschwitz (Institut für Physik Technische Universität Chemnitz Reichenhainer Str. 70 09126 Chemnitz Germany) Y Yefei Yin (Physikalisch‐Technische Bundesanstalt Bundesallee 100 38116 Braunschweig Germany) Z Zamin Mamiyev (Institut für Physik Technische Universität Chemnitz Reichenhainer Str. 70 09126 Chemnitz Germany) P Philip Schädlich B Bharti Matta (Max‐Planck‐Institut für Festkörperforschung Heisenbergstraße 1 70569 Stuttgart Germany) S Sawani Datta (Max‐Planck‐Institut Für Festkörperforschung Stuttgart Germany) M Marius Eckert (Physikalisch‐Technische Bundesanstalt Bundesallee 100 38116 Braunschweig Germany) C Christoph Tegenkamp (Department of Physics Chemnitz University of Technology Reichenhainer Str. 70 09126 Chemnitz Germany) U Ulrich Starke (Max‐Planck‐Institut Für Festkörperforschung Stuttgart Germany) R Rainer Stosch (Physikalisch‐Technische Bundesanstalt Bundesallee 100 38116 Braunschweig Germany) H Hans Werner Schumacher (Physikalisch-Technische Bundesanstalt 1 , Bundesallee 100, 38116 Braunschweig,) T Thomas Seyller K Klaus Pierz (Physikalisch‐Technische Bundesanstalt Bundesallee 100 38116 Braunschweig Germany) T Teresa Tschirner (Physikalisch‐Technische Bundesanstalt Bundesallee 100 38116 Braunschweig Germany) A Andrey Bakin (Institut für Halbleitertechnik Technische Universität Braunschweig Hans‐Sommer Straße 66 D‐38106 Braunschweig Germany)

Abstract

Abstract Metal intercalation in epitaxial graphene enables the emergence of proximity‐induced superconductivity and modified quantum transport properties. However, systematic transport studies of intercalated graphene have been hindered by challenges in device fabrication, including processing‐induced deintercalation and instability under standard lithographic techniques. Here, a lithographically controlled intercalation approach is introduced that enables the scalable fabrication of gallium‐intercalated quasi‐freestanding bilayer graphene (QFBLG) Hall bar devices. By integrating lithographic structuring with subsequent intercalation through dedicated intercalation channels, this method ensures precise control over metal incorporation while preserving device integrity. Magnetotransport measurements reveal superconductivity with a critical temperature ≈ 3.5 K and the occurrence of a transverse resistance, including both symmetric and antisymmetric field components, which is attributed to the symmetric‐in‐field component of non‐uniform currents. These results establish an advanced fabrication method for intercalated graphene devices, providing access to systematic investigations of confined 2D superconductivity and emergent electronic phases in van der Waals heterostructures.

Article Details

Volume / Issue Vol. 38, Issue 5
Published January 01, 2026
ISSN 0935-9648
Publisher Unknown Publisher

Journal Info

Advanced Materials

Unknown Publisher

ISSN: 0935-9648 Physical Sciences

Authors (19)

S

Stefan Wundrack

Physikalisch‐Technische Bundesanstalt Bundesallee 100 38116 Braunschweig Germany

M

Marc Bothe

Physikalisch‐Technische Bundesanstalt Bundesallee 100 38116 Braunschweig Germany

M

Marcelo Jaime

K

Kathrin Küster

Max‐Planck‐Institut für Festkörperforschung Heisenbergstraße 1 70569 Stuttgart Germany

M

Markus Gruschwitz

Institut für Physik Technische Universität Chemnitz Reichenhainer Str. 70 09126 Chemnitz Germany

Y

Yefei Yin

Physikalisch‐Technische Bundesanstalt Bundesallee 100 38116 Braunschweig Germany

Z

Zamin Mamiyev

Institut für Physik Technische Universität Chemnitz Reichenhainer Str. 70 09126 Chemnitz Germany

P

Philip Schädlich

B

Bharti Matta

Max‐Planck‐Institut für Festkörperforschung Heisenbergstraße 1 70569 Stuttgart Germany

S

Sawani Datta

Max‐Planck‐Institut Für Festkörperforschung Stuttgart Germany

M

Marius Eckert

Physikalisch‐Technische Bundesanstalt Bundesallee 100 38116 Braunschweig Germany

C

Christoph Tegenkamp

Department of Physics Chemnitz University of Technology Reichenhainer Str. 70 09126 Chemnitz Germany

U

Ulrich Starke

Max‐Planck‐Institut Für Festkörperforschung Stuttgart Germany

R

Rainer Stosch

Physikalisch‐Technische Bundesanstalt Bundesallee 100 38116 Braunschweig Germany

H

Hans Werner Schumacher

Physikalisch-Technische Bundesanstalt 1 , Bundesallee 100, 38116 Braunschweig,

T

Thomas Seyller

K

Klaus Pierz

Physikalisch‐Technische Bundesanstalt Bundesallee 100 38116 Braunschweig Germany

T

Teresa Tschirner

Physikalisch‐Technische Bundesanstalt Bundesallee 100 38116 Braunschweig Germany

A

Andrey Bakin

Institut für Halbleitertechnik Technische Universität Braunschweig Hans‐Sommer Straße 66 D‐38106 Braunschweig Germany