Диссертация - РАЗРАБОТКА МЕТОДА И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ СУБМИКРОННЫХ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ ТУННЕЛЬНЫХ ПЕРЕХОДОВ ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Содержание
Оглавление
Введение 5
1. Состояние вопроса о технологии сверхпроводящих туннельных переходов субмикронных размеров. 14
1.1. Системы материалов для электродов и барьера сверхпроводящих туннельных переходов... 14
1.1.1. "Свинцовый проект" IBM и другие "ранние" попытки создания сверхпроводящих туннельных структур ... 18
1.1.2. Технологии на основе композиционной пленки Nb/Al - AlOx/Nb... 23
1.2. Анализ современных методов изготовления Nb/Al — AlOx/Nb туннельных переходов субмикронных размеров ... 35
1.2.1. Методы формирования туннельного барьера
с разрывом вакуума (ex situ)... 40
1.2.2. Методы формирования туннельного барьера
в едином вакуумном цикле (in situ)... 47
1.3. Выводы и постановка задачи исследования... 70
2. Экспериментальное исследование структуры границ раздела в композиционной пленке Nb/Al —
AlOx/Nb 72 2.1. Технологические аспекты формирования композиционной пленки Nb/Al — AlOx/Nb... 73
2
2.1.1. Напыление ниобия... 73
2.1.2. Напыление алюминия... 80
2.1.3. "Сборка" Nb/Al - AlOx/Nb многослойной структуры... 82
2.1 А. Вольт-амперные характеристики полученных туннельных переходов... 87
2.2. Выбор метода исследования структуры границ раздела в композиционной пленке Nb/Al — AlOx/Nb . 88
2.3. Физические основы метода спектроскопии энергетических потерь отраженных электронов ... 91
2.4. Результаты исследования границ раздела в композиционной пленке Nb/Al - AlOx/Nb... 97
2.5. Выводы...101
3. Разработка технологии получения сверхпроводящих туннельных переходов субмикронных размеров 105
3.1. Формирование области туннельного перехода ... 106
3.1.1. Маска для травления туннельных переходов 106
3.1.2. Режим травления туннельных переходов . . 107
3.2. Создание верхнего и нижнего электродов Nb/Al — AlOx/Nb переходов...ПО
3.3. Формирование межслойной изоляции...112
3.4. Удаление резистной маски по окончании процесса травления...115
3.5. Этапы технологического процесса...120
3.6. Электрические характеристики сверхпроводящих туннельных переходов субмикронных размеров ... 122
3.6.1. Вольт-амперные характеристики при температуре жидкого гелия (4 К)...122
3.6.2. Результаты измерений при температурах <100 мК...126
3.6.3. Зависимость тока от сверхпроводящей фазы
и измерение величин малых критических токов 129 3.7. Выводы...132
4. Исследование применения субмикронных Nb/Al — AlOx/Nb переходов в качестве датчика температуры в диапазоне ниже 1 К 134
4.1. Современная температурная шкала и датчики температур ...134
4.1.1. Принципы международной температурной шкалы МТШ-90 ...134
4.1.2. Датчики температур ниже 77 К...137
4.2. Физические основы измерения температуры с помощью металлических туннельных переходов...139
4.3. Опыт применения датчика температуры в субкельвинном диапазоне ...144
4.4. Оценка метрологических характеристики датчика температуры в субкельвинном диапазоне...150
4.4.1. Точность измерения...150
4.4.2. Работа в условиях магнитного поля...152
4.4.3. Помехоустойчивость...153
4.5. Выводы...158
Заключение 160
Литература 163
