纳秒激光退火：对超导硅绝缘体 Epilayer 的影响

我们展示了具有超导性的单晶硅绝缘体薄膜（厚 33 nm），通过在 300 mm 硅片上进行纳秒激光退火，施加 $2.5\times \,10^{16}\, at/cm^2$、3 keV 的掺杂硼。讨论超导性与结构、电气和材料特性之间的关系，旨在推动大规模超掺杂硅的集成。具体而言，我们强调了纳秒激光退火能量和多次激光退火的影响。能量增加导致层厚度线性增加，并将超导临界温度 $T_c$ 从零（$<35\, mK$）提高到 $0.5\,K$。该值相当于通过气体浸入激光掺杂实现的超导硅层，其中掺杂剂无需引入与掩埋相关的深层缺陷。只有当退火深度大于掺杂引起的初始非晶层时，才会出现超导性。后续退火次数导致掺杂更均匀，结构缺陷减少，导电性提高。$T_c$ 的定量分析表明存在一种超导/非超导双层结构，具有极低的电阻界面。这凸显了将硅通道与超导硅高效耦合的可能性。