远程靶基距Nb/Al-AlOx/Nb约瑟夫森结薄膜溅射制备技术研究

来源：计量学报杂志2023年第9期北京时间：

作者：王振宇,曾九孙,高鹤,王仕建,徐达,钟青,李劲劲,王雪深

单位：中国计量大学 计量测试工程学院,浙江 杭州 310018

摘要：高质量Nb/Al-AlOx/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,0.53Pa,600W制备的Nb膜的应力接近零压力,粗糙度仅为1.05nm,超导转变温度9.2K,剩余电阻比达到5.33。0.53Pa,450W制备的150nm Nb上10nm Al膜粗糙度仅为1.51nm,完全覆盖底层Nb膜。以此条件制备的Nb/Al-AlOx/Nb SIS结能隙电压达到2.6mV,表明远程溅射可以实现SIS结工艺所需高质量三层膜。

关键词：计量学; Nb/Al-AlOx/Nb约瑟夫森结; 磁控溅射; 靶基距; 薄膜沉积

基金资助：国家自然科学基金青年科学基金 (62101522);国家市场监督管理总局科技计划 (2021MK154)