Исследование ультратонких сверхпроводящих пленок нитрида ниобия, полученных методом атомно-слоевого осаждения
Шибалов М.В.1, Порохов Н.В.1, Мумляков А.М.1, Трофимов И.В.1, Дюдьбин Г.Д.1, Тимофеева Е.Р.1, Тагаченков А.М.1, Ануфриев Ю.В.1, Зенова Е.В.1, Тархов М.А.1
1Институт нанотехнологий микроэлектроники Российской академии наук, Москва, Россия
![Institute of Nanotechnology of Microelectronics, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia](/images/e16.png)
Email: shibalov.m@inme-ras.ru
Поступила в редакцию: 8 сентября 2020 г.
В окончательной редакции: 19 октября 2020 г.
Принята к печати: 6 ноября 2020 г.
Выставление онлайн: 15 декабря 2020 г.
Представлен способ осаждения ультратонких сверхпроводящих пленок NbNx методом атомно-слоевого осаждения, усиленного плазмой из металлорганического прекурсора и газовой смеси H2/Ar, используемой в качестве реактанта. Полученные образцы характеризовались измерением удельного сопротивления, спектральной эллипсометрией, атомно-силовой микроскопией и измерениями сверхпроводящих характеристик. Определены оптимальные параметры соотношения газов H2/Ar, при которых удельное сопротивление пленок NbNx минимально. Проведен сравнительный анализ удельного сопротивления полученных пленок NbNx. Исследована зависимость температуры перехода в сверхпроводящее состояние от толщины пленки. Достигнута температура перехода в 13.7 K и критическая плотность тока 0.7 МА/сm2. Высокая однородность пленки, прецизионный контроль толщины и температура осаждения 350oC дают возможность использовать данные пленки в производстве полевых транзисторов и в функциональных устройствах различного назначения, например, болометрах на горячих электронах, детекторах на кинетической индуктивности и сверхпроводниковых однофотонных детекторах. Ключевые слова: атомно-слоевое осаждение, сверхпроводники, нитрид ниобия, температура перехода, критическая плотность тока.
- A.T. Barton, R. Yue, S. Anwar, H. Zhu, X. Peng, S. McDonnell, N. Lu, R. Addou, L. Colombo, M.J. Kim, R.M. Wallace, C.L. Hinkle. Microelectronic Engineering, 147, 306 (2015). DOI: 10.1016/j.mee.2015.04.105
- R.S. Ningthoujam, N.S. Gajbhiye. Progr. Mater. Sci., 70, 50 (2015). DOI: 10.1016/j.pmatsci.2014.11.004
- V. Tabakov, A. Chikhranov, Y. Dolzhenko. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. --- IOP Publishing, 709|,(3), 033096 (2020). DOI: 10.1088/1757-899X/709/3/033096
- G. Rami rez, S.E. Rodil, H. Arzate, S. Muhl, J.J. Olaya. Appl. Surf. Sci., 257 (7), 2555 (2011). DOI: 10.1016/j.apsusc.2010.10.021
- C.L. Huang, C.H. Lai, P.H. Tsai, H.A. Huang, J.C. Lin, C. Lee. Electron. Mater. Lett., 9 (5), 593 (2013). DOI: 10.1007/s13391-012-2173-0
- J. Hinz, A.J. Bauer, L. Frey. Semicond. Sci. Technol., 25|,(7), 075009 (2010). DOI: 10.1088/0268-1242/25/7/075009
- H.X. Lu, L. Kang, J. Chen, Y.Y. Zhong, N. He, Y. Jiang, M. Liang, Q.J. Yao, S.C. Shi. 33rd Intern. Conf. Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (Pasadena, CA, USA, 2008), p. 1
- S. Miki, Y. Uzawa, A. Kawakami, Z. Wang. IEEET Transactions Appl. Superconductivity, 11 (1), 175 (2001). DOI: 10.1109/77.919313
- W.J. Zhang, L.X. You, H. Li, J. Huang, C.L. Lv, L. Zhang, X.Y. Liu, J.J. Wu, Z. Wang, X.M. Xie. Sci. China Phys., Mechan. Astronomy, 60|,(12), 120314 (2017). DOI: 10.1007/s11433-017-9113-4
- H. Li, H. Wang, L. You, P. Hu, W. Shen, W. Zhang, X. Yang, L. Zhang, H. Zhoi, Z. Wang, X. Xie. Opt. Express, 27 (4), 4727 (2019). DOI: 10.1364/OE.27.004727
- B.H. Eom, P.K. Day, H.G. LeDuc, J. Zmuidzinas. Nature Phys., 8 (8), 623 (2012). DOI: 10.1038/nphys2356
- T. Akune, N. Sakamoto, Y. Shibuya. Jpn. J. Appl. Phys., 21 (5R), 772 (1982). DOI: 10.1143/JJAP.21.772
- R.E. Treece, J.S. Horwitz, J.H. Claassen, D.B. Chrisey. Appl. Phys. Lett., 65 (22), 2860 (1994). DOI: 10.1063/1.112516
- J. Hinz, A.J. Bauer, T. Thiede, R.A. Fischer, L. Frey. Semicond. Sci. Technol., 25 (4), 045009 (2010). DOI: 10.1088/0268-1242/25/4/045009
- M. Ukibe, G. Fujii. IEEE Transactions on Appl. Superconductivity, 27 (4), 1 (2017). DOI: 10.1109/TASC.2017.2655719
- S. Linzen, M. Ziegler, O.V. Astafiev, M. Schmelz, U. Hubner, M. Diegel, E. Il'ichev, H.-G. Meyer. Supercond. Sci. Technol., 30 (3), (2017). DOI: 10.1088/1361-6668/aa572a
- M. Ziegler, L. Fritzsch, J. Day, S. Linzen, S. Anders, J. Toussaint, H.G. Meyer. Supercond. Sci. Technol., 26 (2), 025008 (2012). DOI: 10.1088/0953-2048/26/2/025008
- T. Faraz, H.C. Knoops, M.A. Verheijen, C.A. Van Helvoirt, S. Karwal, A. Sharma, V. Beladiya, A. Szeghalmi, D.M. Hausmann, J. Henri, M. Creatore, W.M.M. Kessels. ACS Appl. Mater. Interfaces, 10|,(15), 13158 (2018). DOI: 10.1021/acsami.8b00183
- S. Karwal, M.A. Verheijen, B.L. Williams, T. Faraz, W.M.M. Kessels, M. Creatore. J. Mater. Chem. C, 6 (15), 3917 (2018). DOI: 10.1039/C7TC05961B
- H.B. Profijt, P. Kudlacek, M.C.M. Van de Sanden, W.M.M. Kessels. J. The Electrochem. Society, 158 (4), G88 (2011). DOI: 10.1149/1.3552663
- L.E. Archer. PhD thesis (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, 2017)
- C.S. Menon, V.S. Pankajaksha. Bulletin Mater. Sci., 3, 187 (1987)
- A. Engel, H. Bartolf, A. Schilling, K. Il'in, M. Siegel, A. Semenov, H.W. Hubers. J. Phys.: Conf. Series, 97 (1), 012152 (2008). DOI: 10.1088/1742-6596/97/1/012152
- A. Nigro, G. Nobile, M.G. Rubino, R. Vaglio. Phys. Rev. B, 37 (8), 3970 (1988). DOI: 10.1103/PhysRevB.37.3970
- E. Knehr, A. Kuzmin, D.Y. Vodolazov, M. Ziegler, S. Doerner, K. Ilin, M. Siegel, R. Stolz, H. Schmidt. Supercond. Sci. Technol., 32 (12), 125007 (2019). DOI: 10.1088/1361-6668/ab48d7
- M. Ziegler, S. Linzen, S. Goerke, U. Bruckner, J. Plentz, J. Dellith, A. Himmerlich, M. Himmerlich, U. Hubner, S. Krischok, H.G. Meyer. IEEE Transactions on Appl. Superconductivity, 27 (7), 1 (2017). DOI: 10.1109/TASC.2017.2744326
- R. Cheng, S. Wang, H.X. Tang. Appl. Phys. Lett., 115 (24), 241101 (2019). DOI: 10.1063/1.5131664
- M. Chand, G. Saraswat, A. Kamlapure, M. Mondal, S. Kumar, J. Jesudasan, V. Bagwe, L. Benfatto, V. Tripathi, P. Raychaudhuri. Phys. Rev. B, 85 (1), 014508 (2012). DOI: 10.1103/PhysRevB.85.014508
- W. S ysz, M. Guziewicz, M. Borysiewicz, J.Z. Domaga a, I. Pasternak, K. Hejduk, W. Rzodkiewicz, J. Ratajczak, J. Bar, M. Wegrzecki, P. Grabiec, R. Grodecki, I. Wegrzecka, R. Sobolewski. Acta Phys. Pol. A, 120, 200 (2011). DOI: 10.12693/APhysPolA.120.200
- R. Jha, V.P.S. Awana. Novel Superconducting Mater., 1 (1), 7 (2013). DOI: 10.2478/nsm-2013-0002
- I. Milostnaya, A. Korneev, M. Tarkhov, A. Divochiy, O. Minaeva, V. Seleznev, N. Kaurova, B. Voronov, O. Okunev, G. Chulkova, K. Smirnov, G. Gol'tsman. J. Low Temperature Phys., 151 (1-2), 591 (2008). DOI: 10.1007/s10909-007-9691-4
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.