Характеристики Джозефсонових контактів Nb/Al/AlOx/Nb, сформованих за спрощеною методикою
А. О. Каленюк1,2, А. П. Шаповалов1,2
1Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
2Київський академічний університет НАН та МОН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
Отримано: 17.02.2022; остаточний варіант - 11.08.2022. Завантажити: PDF
Джозефсонові переходи широко застосовуються у якості головного елементу різних чутливих приладів, наприклад, у СКВІДах, кубітах, у цифрових надпровідних елементах. Тому розробка технології масового виготовлення таких переходів є актуальною проблемою сучасної мікроелектроніки. Головними вимогами до технології є простота її реалізації, повторюваність та стабільність характеристик переходів. В роботі представлено дві спрощені та наближені до стандартної напівпровідникової КМОН технології виготовлення плівкових ніобійових Джозефсонових переходів з діелектричним прошарком з оксиду алюмінію, які здійснені без використання дорогих прецизійних за глибиною щавлення. Показана можливість формування якісного переходу навіть з порушенням вакууму між осадженнями першого шару ніобію і наступного шару алюмінію. Знайдено, що застосування додаткового шару ізолятору SiO2 з вікном у точці контакту виключає пряме протікання струму між верхньою та нижньою ніобійовою електродою на краях переходу і тим саме дає змогу повністю виключити трудомісткий процес анодування краю. Виявлені Шапірові сходинки на вольт-амперних характеристиках та придушення критичного струму невеликим паралельним до площини контактів магнетним полем 7 мТл підтверджують високу якість виготовлених Джозефсонових переходів. Одержані температурні залежності величини енергетичної щілини добре узгоджуються з моделем БКШ, що вказує на формування класичного SIS-контакту. Одержано також температурні залежності критичного струму та опору переходів, з яких випливає неоднакова критична температура верхньої та нижньої електроди, що пояснюється значною різницею в їх товщині. За допомогою проведених вимірів виконано розрахунки величини параметра Маккамбера–Стюарта, ємности, нормального опору та товщини діелектричного прошарку контакту. Розроблені технології можуть бути застосовані для масового виготовлення SIS-Джозефсонових переходів з метою застосувань їх у сучасній мікроелектроніці.
Ключові слова: Джозефсонів перехід, теорія БКШ, Шапірові сходинки, ніобій, енергетична щілина.
URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v44/i10/1239.html
PACS: 73.50.-h, 74.25.fc, 74.25.Ha, 74.50.+r, 74.55.+v, 85.25.Cp