利用原子层沉积控制约瑟夫森隧道势垒的厚度

原子层沉积 (ALD) 是一种用于制造具有更低缺陷密度的约瑟夫森结 (JJs) 以应用于量子比特的有前景的技术。使用 ALD 制造 JJs 的一个关键问题是隧道势垒下方形成的界面层 (IL)。在 ALD Al2O3 和 Al 之间会形成高达 2 nm 的 IL。然而，对于小于 1 nm 的 ALD 薄膜，IL 厚度尚不清楚。在本工作中，原位生长了隧道势垒厚度为 0.6 - 1.6 nm 的 Nb-Al-ALD-Al2O3-Nb 三层结构。作为参考，制备了具有热氧化隧道势垒的 Nb-Al-AlOx-Nb JJs。使用四点法在 300 K 下获得了 RN。利用 Ambegaokar-Baratoff 公式计算了 JC 及其对势垒厚度的依赖性。采用从头算分子动力学对 Al 表面进行建模，以研究 Al2O3 在 Al 上的成核。在 4 K 下测量了电流 - 电压特性以佐证室温测量结果。综合这些结果表明，ALD 可用于生长具有可控隧道电阻和 JC 的超薄均匀隧道势垒，但在 ALD 生长的成核阶段会形成一层薄的 IL，这可能使 Al 不适合作为基于 ALD JJ 的量子比特的润湿层。