Морфология и электрические параметры тонких алюминиевых пленок, осаждаемых на подложки при температурах от 77 до 800 K
Министерство образования и науки Российской Федерации, 075-15-2024-482
Тарасов М.А.
1, Ломов А.А.
2, Чекушкин А.М.
1, Татаринцев А.А.
3, Середин Б.М.
4, Маркина М.А.
1, Позднякова Е.Ф.
, Голованова А.Д.
, Стрелков М.В.
1, Жогов Д.С.
1, Козулин Р.К.
1, Арутюнов К.Ю.
1Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Москва, Россия
2НИЦ "Курчатовский институт"- Отделение ФТИ им.К.А. Валиева, Москва, Россия
3Физико-технологический институт им. К.А. Валиева РАН, НИЦ "Курчатовский институт", Москва, Россия
4Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова, Новочеркасск, Россия

Email: tarasov@hitech.cplire.ru, lomov@ftian.ru, tatarintsev@ftian.ru, seredinboris@gmail.com
Поступила в редакцию: 15 октября 2024 г.
В окончательной редакции: 25 октября 2024 г.
Принята к печати: 27 октября 2024 г.
Выставление онлайн: 26 февраля 2025 г.
Выполнены экспериментальные исследования базовых параметров пленок алюминия толщиной 150 nm на подложках Si(111), SiO2/Si(001). Пленки получены методами магнетронного распыления и термического испарения в диапазоне температур от 77 до 800 K. Для охлаждения подложки до температуры жидкого азота изготовлена вакуумная вставка в установку Z400, а для нагрева до 800 K использован штатный нагреватель установки Kurt Lesker. Установлено, что криогенное осаждение адатомов алюминия по сравнению с напылением на горячую подложку позволяет снизить размер формируемых зерен с 280 до 15-20 nm, а величину шероховатости с 5.4 до 1.7 nm. Удельное сопротивление пленок и температура сверхпроводящего перехода Tc возрастают с 27 до 260 Ω·nm и с 1.2 до 2.3 K соответственно. Это связано с увеличением числа межзеренных границ в криогенных Al-пленках и может привести к возрастанию их кинетической индуктивности в 20 раз и более. Ключевые слова: тонкие пленки, алюминий, удельное сопротивление, температура сверхпроводящего перехода, сканирующая электронная микроскопия, атомная силовая микроскопия.
- M. Tarasov, A. Lomov, A. Chekushkin, M. Fominsky, D. Zakharov, A. Tatarintsev, S. Kraevsky, A. Shadrin, Nanomaterials, 13 (3), 2002 (2023). DOI: 10.3390/nano13132002
- P.V. Andrews, Phys. Lett., 19 (7), 558 (1965). DOI: 10.1016/0031-9163(65)90776-6
- J.J. Thomson, Proc. Cambridge Philos. Soc., 11, 120 (1901)
- K. Fuchs, Math. Proc. Cambridge Philos. Soc., 34 (1), 100 (1938). DOI: 10.1017/S0305004100019952
- E.H. Sondheimer, Adv. Phys., 1 (1), 1 (1952). DOI: 10.1080/00018735200101151
- A.F. Mayadas, M. Shatzkes, J.F. Janak, Appl. Phys. Lett., 14 (11), 345 (1969). DOI: 10.1063/1.1652680
- A.F. Mayadas, M. Shatzkes, Phys. Rev. B, 1 (4), 1382 (1970). DOI: 10.1103/PhysRevB.1.1382
- I. Bakonyi, Eur. Phys. J. Plus., 136 (4), 410 (2021). DOI: 10.1140/epjp/s13360-021-01303-4
- P.V. Andrews, M.B. West, C.R. Robeson, Phil. Mag., 19 (161), 887 (1968). DOI: 10.1080/14786436908225855
- M.A. Schneider, M. Wenderoth, A.J. Heinrich, M.A. Rosentreter, R.G. Ulbrich, Appl. Phys. Lett., 69 (9), 1327 (1996). DOI: 10.1063/1.117583
- И.И. Пятайкин, Журнал радиоэлектроники [Электронный журнал], N 10 (2020). DOI: 10.30898/1684-1719.2020.10.5
- М.А. Тарасов, Л.С. Кузьмин, Н.С. Каурова, ПТЭ, N 6, 122 (2009). [M.A. Tarasov, L.S. Kuzmin, N.S. Kaurova, Instrum. Exp. Tech., 52 (6), 877 (2009). DOI: 10.1134/S0020441209060220]
- A.M. Финкельштейн, Письма в ЖЭТФ, 45 (1), 37 (1987). [A.M. Finkel'stein, JETP Lett., 45 (1), 46 (1987).]
- A.M. Finkel'stein, Physica B, 197 (1-4), 636 (1994). DOI: 10.1016/0921-4526(94)90267-4
- Д.С. Антоненко, М.А. Скворцов, Письма в ЖЭТФ, 112 (7), 466 (2020). DOI: 10.31857/S1234567820190064 [D.S. Antonenko, M.A. Skvortsov, JETP Lett., 112 (7), 428 (2020). DOI: 10.1134/S0021364020190017]
- A.S. Vasenko, F.W.J. Hekking, J. Low Temp. Phys., 154 (5-6), 221 (2009). DOI: 10.1007/s10909-009-9869-z