远程靶基距Nb/Al-AlOx/Nb约瑟夫森结薄膜溅射制备技术研究

摘要

高质量Nb/Al-AlO x/Nb三层膜制备是基于超导-绝缘-超导型(SIS)约瑟夫森结的量子电压标准芯片和超导量子干涉器件的关键工艺。针对远程靶基距直流磁控溅射工艺条件,研究溅射气氛和溅射功率对Nb、Nb/Al薄膜结构、形貌和电学性质的影响。Ar气流量20 mL/min,0.53 Pa,600 W制备的Nb膜的应力接近零压力,粗糙度仅为1.05 nm,超导转变温度9.2 K,剩余电阻比达到5.33。0.53 Pa,450 W制备的150 nm Nb上10 nm Al膜粗糙度仅为1.51 nm,完全覆盖底层Nb膜。以此条件制备的Nb/Al-AlO x/Nb SIS结能隙电压达到2.6 mV,表明远程溅射可以实现SIS结工艺所需高质量三层膜。