プラズマ窒化AlNx 障壁層を持つNbN トンネル接合の電気的特性改善

摘要

本誌では、プラズマ窒化AINx 障壁層を持つNbNトンネル接合における接合作製プロセス及び電気的特性改善について述べる。このNbN トンネル接合を高周波電磁波検出器に応用するためには、臨界電流密度ヰ及びギャップ電圧V_g の向上が必要である。そこで本研究では、接合特性改善のため、NbN トンネル接合の上部電極堆積条件及び障壁層形成条件の検討を行った。その結果、接合上部NbN 層の堆積条件の調整及び基板温度を上昇させることにより、V_gが0．6mV 向上し、5．0mV の接合が得られた。また、Alのプラズマ窒化時のRF電力密度を変化させることより、ヰが最大で10．2kA/cm~2 の接合が得られた。%We present the fabrication process of NbN tunnel junctions with plasma-nitrided AINx barriers and the electrical characteristics of the junctions. The application of the junctions to high frequency electromagnetic wave detectors requires increase in the critical current density J_c and the gap voltage V_g of the junctions. In this work, we examined the conditions of depositing a counter NbN layer and forming an AINx barrier for the purpose of improving the characteristics of the junctions. As a result, the V_g was increased by 0.4 mV to 5.0 mV by adjusting the deposition conditions and by raising the substrate temperature during deposition of the counter NbN layer. On the other hand, the J_c up to 10.2 kA/cm~2 was obtained by changing the RF power density for nitriding an Al layer.