用于阿贡国家实验室 TES 制备的 AlMn 薄膜开发

下一代宇宙微波背景（CMB）实验 CMB-S4 的参考设计依赖于与基于超导量子干涉器件（SQUID）的读出系统耦合的大型过渡边缘传感器（TES）辐射热计阵列。将 CMB 测绘至接近宇宙方差极限，将能够搜寻暴胀的印记，并约束暗能量与中微子物理。AlMn TES 提供简单的薄膜制造工艺以及在大面积上高度均匀的阵列，以满足 CMB-S4 实验的要求。TES 的参数（如临界温度与正常态电阻）必须调谐至实验指标，并可根据几何结构以及沉积层叠、几何形状、烘焙时间与温度等制备工艺步骤而变化。利用四端法测量，我们测量了在阿贡国家实验室制备的厚度各异的 AlMn 2000 ppm 薄膜与器件的 $T_C$ 与 $R_N$，以指导器件几何结构与制备工艺将 $T_C$ 调至 150–200 mK、$R_N$ 调至 $\sim$10 mOhms。利用时分 SQUID 复用对所得不同支腿长度的器件的 IV 曲线与时间常数进行了测量，并确定了 $T_C$、$G$、$k$、$f_{3db}$ 与 $R_N$。我们给出了这些测试结果，以及用于将器件参数调至期望极限的几何结构与制备步骤。