Характеристики Джозефсонових контактів Nb/Al/AlO$_{x}$/Nb, сформованих за спрощеною методикою
А. О. Каленюк$^{1,2}$, А. П. Шаповалов$^{1,2}$
$^{1}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{2}$Київський 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 SiO$_{2}$ 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