Разработка метода и технологии получения субмикронных сверхпроводящих туннельных переходов для низкотемпературных информационно-измерительных приборов

• Автор: Паволоцкий, Алексей Борисович
• Шифр специальности: 05.11.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 182 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Состояние вопроса о технологии сверхпроводящих туннельных переходов субмикронных размеров.
1.1. Системы материалов для электродов и барьера сверхпроводящих туннельных переходов
1.1.1. "Свинцовый проект" IBM и другие "ранние" попытки создания сверхпроводящих туннельных структур

1.1.2. Технологии на основе композиционной пленки Nb/Al - AlOjNb

1.2. Анализ современных методов изготовления Nb/AI — AlOx/Nb туннельных переходов субмикронных размеров

1.2.1. Методы формирования туннельного барьера

с разрывом вакуума (ex situ)

1.2.2. Методы формирования туннельного барьера

в едином вакуумном цикле (in situ)

1.3. Выводы и постановка задачи исследования
2. Экспериментальное исследование структуры границ раздела в композиционной пленке Nb/Al — AlOx/Nb
2.1. Технологические аспекты формирования композиционной пленки Nb/Al — AlOx/Nb

2.1.1. Напыление ниобия
2.1.2. Напыление алюминия
2.1.3. "Сборка" Nb/Al — AlOx/Nb многослойной структуры
2.1.4. Вольт-амперные характеристики полученных туннельных переходов
2.2. Выбор метода исследования структуры границ раздела в композиционной пленке Nb/Al — AlOx/Nb .
2.3. Физические основы метода спектроскопии энергетических потерь отраженных электронов
2.4. Результаты исследования границ раздела в композиционной пленке Nb/Al — AlOx/Nb
2.5. Выводы
3. Разработка технологии получения сверхпроводящих туннельных переходов субмикронных размеров
3.1. Формирование области туннельного перехода
3.1.1. Маска для травления туннельных переходов
3.1.2. Режим травления туннельных переходов . .
3.2. Создание верхнего и нижнего электродов Nb/Al — AlOx/Nb переходов
3.3. Формирование межслойной изоляции
3.4. Удаление резистной маски по окончании процесса травления
3.5. Этапы технологического процесса
3.6. Электрические характеристики сверхпроводящих туннельных переходов субмикронных размеров . . .
3.6.1. Вольт-амперные характеристики при температуре жидкого гелия (4 К)
3.6.2. Результаты измерений при температурах <100 мК

3.6.3. Зависимость тока от сверхпроводящей фазы
и измерение величин малых критических токов
3.7. Выводы
4. Исследование применения субмикронных Nb/Al — AlOx/Nb переходов в качестве датчика температуры в диапазоне ниже 1К
4.1. Современная температурная шкала и датчики температур
4.1.1. Принципы международной температурной
шкалы МТШ-
4.1.2. Датчики температур ниже 77 К
4.2. Физические основы измерения температуры с помощью металлических туннельных переходов
4.3. Опыт применения датчика температуры в субкель-винном диапазоне
4.4. Оценка метрологических характеристики датчика температуры в субкельвинном диапазоне
4.4.1. Точность измерения
4.4.2. Работа в условиях магнитного поля
4.4.3. Помехоустойчивость
4.5. Выводы
Заключение
Литература

Рис. 1.12. Схема технологии изготовления ЫЬ/А1 — АЮХ^Ь переходов субмикронных размеров [81]. (а) Напыление
ИЬ/А1 — АЮХ^Ь трсхслойки в обратную маску для нижнего электрода. (Ь) Формирование области перехода травлением через ДУФ-маску и подтравливанием под нее. (с) Изготовление межслойной изоляции анодированием и напылением БЮ?. (б) Готовая структура после изготовления верхнего электрода.
1.2. Анализ современных методов изготовления НЪ/А1 — АЮХ/ЫЪ туннельных переходов субмикронных размеров
Первые попытки изготовить субмикронные переходы сводились к модернизации технологии, разработанной для переходов микронного размера.
Так в работе [81] уменьшение размера туннельного перехода было достигнуто практически в рамках существовавшей технологии: для формирования области перехода использовали травление через маску, приготовленную из фоторезиста для диапазона даль-