Вышедшие номера
Особенности сопротивления, критической температуры и микроструктуры криогенных тонких пленок алюминия
Российский научный фонд, 23-79-00022
Тарасов М.А.1, Ломов А.А.2, Щербачев К.Д.3, Татаринцев А.А.2, Стрелков М.В.1, Жогов Д.С.1, Козулин Р.К.1, Чекушкин А.М.1, Маркина М.А.1,4, Голованова А.Д.4,5, Трояновский А.М.5, Васильев А.Л.6,7
1Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Москва, Россия
2Отделение ФТИАН им. К.А. Валиева НИЦ "Курчатовский институт", Москва, Россия
3Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС", Москва, Россия
4Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики", Москва, Россия
5Институт физических проблем им. П.Л. Капицы РАН, Москва, Россия
6Отделение "Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова "Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники" (КККиФ) НИЦ "Курчатовский институт", Москва, Россия
7Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Долгопрудный, Московская обл., Россия
Email: tarasov@hitech.cplire.ru
Поступила в редакцию: 6 марта 2025 г.
В окончательной редакции: 6 марта 2025 г.
Принята к печати: 5 мая 2025 г.
Выставление онлайн: 18 августа 2025 г.

Исследованы алюминиевые пленки толщиной 120 nm и многослойные структуры на их основе, полученные методом вакуумного термического напыления. Эти структуры, в отличие от объемных образцов, продемонстрировали повышенное на порядок удельное электрическое сопротивление до 260 Ω·nm и удвоенную температуру сверхпроводящего перехода 2.3 K. Показано, что наблюдаемая закономерность обусловлена как химической активностью алюминия, так и снижением скорости роста кристаллитов. Установлено, что при напылении на охлаждаемую жидким азотом подложку Si(111) за счет снижения скорости роста наблюдается уменьшение размеров зерен-кристаллитов с 50 до 15 nm и снижении величины шероховатости поверхности до rms ~1 nm. Измеренные транспортные свойства исследуемых криогенных алюминиевых структур связаны с уменьшением толщины пленок до длины свободного пробега электронов, появлением дополнительного рассеяния носителей тока на атомах оксида, границах кристаллитов, структурных дефектах, искажениях и шероховатости внешних и внутренних границ. Проведенные исследования пленок методами AFM, SEM, TEM, EDXS, рентгеновской дифракции, показали корреляцию микроструктуры и электрических параметров пленок. Ключевые слова: тонкие пленки, кристаллическая структура, морфология поверхности, остаточное сопротивление, кинетическая индуктивность.
  1. A. Braginski. J. Supercond. Nov. Magn. 32, 23-44 (2019). DOI: 10.1007/s10948-018-4884-4
  2. J. Zmuidzinas, A. Karpov, D. Miller, F. Rice, H. Leduc, J. Pearson, J. Stern. In Far-IR, Sub-mm and MM Detector Technology Workshop (2002, April)
  3. T. Ladd, F. Jelezko, R. Laflamme, Y. Nakamura, C. Monroe, J. O'Brien. Nature 464, 45-53 (2010)
  4. M. Tarasov, A. Gunbina, A. Chekushkin, R. Yusupov, V. Edelman, V. Koshelets. Appl. Sci. 12, 20, 10525 (2022)
  5. M. Tarasov, L. Kuzmin, N. Kaurova. Instrum. Exp. Tech. 52, 877-881 (2009). DOI: 10.1134/S0020441209060220
  6. N. Kaiser. Appl. Opt. 41, 16, 3053-3060 (2002)
  7. M. Ohring. The Material Science of Thin Films. Academic Press, San Diego, Calif., USA (1992)
  8. A. Lomov, D. Zakharov, M. Tarasov, A. Chekushkin, A. Tatarintsev, D. Kiselev, T. Ilyina, A. Seleznev. Techn. Phys. 69, 6, 1636-1645 (2024). DOI: 10.1134/S1063784224060239
  9. M. Strelkov, A. Chekushkin, M. Fominsky, R. Kozulin, S. Kraevsky, A. Tatarintsev, D. Zakharov, A. Lomov, M. Tarasov. Phys. Solid State 66, 7, 1006-1008 (2024). DOI: 10.61011/PSS.2024.07.58966.35HH
  10. W. Buckel. Physica 126B, 1-7 (1984)
  11. К. Окура, В.Г. Лифшиц, А.А. Саранин, А.В. Зотов, М. Катаяма. Введение в физику поверхности (2 глава стр. 46). Наука, М. (2006). 490 с. ISBN 5-02-034355-2
  12. P. D'esai, H. James, C. Ho. J. Phys. Chem. Ref. Data 13, 1131 (1984)
  13. T. Greibe, M. Stenberg, C. Wilson, T. Bauch, V. Shumeiko, P. Delsing. Phys. Rev. Lett. 106, 097001 (2011)
  14. D. Willsch, D. Rieger, P. Winkel, et al. Nat. Phys. 20, 815-821 (2024). DOI: 10.1038/s41567-024-02400-8
  15. P.V. Andrews, M.B. West, C.R. Robeson. Phil. Mag. 19, 161, 887-898 (1968). https://doi.org/10.1080/14786436908225855
  16. A.F. Mayadas, M. Shatzkes. Phys. Rev. B 1, 1382 (1970)
  17. S. Doyle. Lumped Element Kinetic Inductance Detectors. PhD thesis (University of Car-diff, 2008)