面向超导量子传感器的 NbN 沉积工艺开发
仪器与探测器
2014-01-13 v1 材料科学
摘要
我们执行了一项详细计划，以探索反应性直流磁控溅射 NbN 的超导特性。基本原理是利用氩气点燃等离子体，随后引入少量附加氮气流以实现 Nb 靶的氮化。随后的溅射导致 NbN 沉积在基底基片上。溅射薄膜的特性取决于多个参数：氩气压、氮气流率及其时间演化分布、基片材料等。关键在于，靶电压作为氮气流函数的磁滞现象可用于在反应过程中对氮气消耗提供极为有效的监测。通过研究这些依赖关系，我们得以在蓝宝石、硅上的二氧化硅以及硅上的氮化硅基片上实现高度可复现的薄膜特性。通过优化氩气压使本征薄膜应力最小化，获得了 Tc = 14.65 K 的 NbN 薄膜。本文中，我们报告了沉积率、剩余电阻比 (RRR)、薄膜电阻率、转变温度和应力等特性作为沉积条件函数的结果。为了增进对薄膜微波特性的理解，我们制备了多种微带 NbN 谐振器（半波长、四分之一波长、环形谐振器）。本文提供了该工作的一项说明性结果，展示了一个在 3.3 K 下 Q 值为 15,962 的 2.1097 GHz 谐振器。
引用
@article{arxiv.1401.2292,
title = {Development of a NbN Deposition Process for Superconducting Quantum Sensors},
author = {D. M. Glowacka and D. J. Goldie and S. Withington and H. Muhammad and G. Yassin and B. K. Tan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1401.2292},
year = {2014}
}
备注
4 pages 13 figures, Submitted to Proc. 24TH International Symposium On Space Terahertz Technology, Groningen, 8-10 APRIL, 2013