CC BY
0НАНОСТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК
ТАНТАЛА
Гуртовой В.Л., Черных А.В., Ильин А.Н., Рощупкин Д.В.
Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН,
Черноголовка, Россия, gurtovoi@iptm.ru
Монокристаллические пленки тантала толщиной 60-70 нм были выращены методом лазерного осаждения на подложках сапфира R-среза в высоком вакууме (10-8 мм рт ст) при температуре 600-65 00С. Измеренные величины удельного сопротивления р=12-20 рйст, температуры перехода Тс=3.8-4 К, параметра RRR= R(300К)/R(4.2К)=25-40 и результаты рентгено-структурного анализа, в сопоставлениии с известными литературными данными, позволяют идентифицировать полученные эпитаксиальные пленки как а-Та(001) высокого качества, состоящие из монокристаллических блоков с малоугловыми границами. Методами электронно-лучевой литографии и плазменного травления через алюминиевую маску из пленки тантала формировались наноструктуры в виде асимметричных колец диаметром 1 мкм и ширинами полуколец 160 и 350 нм. После формирования наноструктур А1 маска удалялясь.
Готовые наноструктуры имели ЯКЯ=4.5-6 и критическую температуру, близкую к Тс исходной пленки, равную 4 К. Данные результаты говорят о высоком качестве наноструктур с преимущественным рассеиванием носителей на неоднородностях боковых поверхностей, образованных при вытравливании наиболее узких элементов шириной 160 и 350 нм.
В докладе будут представлены измерения вольт-амперных характеристик, магнитополевые зависимости критического тока и выпрямленного напряжения, а также эффекта Литтла-Паркса.
Таким образом, была развита технология и изготовлены наноструктуры из пленок монокристаллического Та с минимальным латеральным размером ~100 нм и ЯИЯ = 4.5-6. Высокое качество эпитаксиального интерфейса Та - сапфир является условием малой концентрации двухуровневых состояний, которые приводят к избыточным шумам сверхпроводящих кубитов и других сверхпроводящих приборов. Создание монокристаллических сверхпроводящих наноструктур из тантала имеет большой потенциал применений для высокодобротных сверхпроводящих резонаторов, различных элементов периферии сверхпроводящих кубитов на чипах для квантовых вычислений, малошумящих нано-сквидов и однофотонных детекторов.
Работа выполнена в рамках Государственного задания № 075-00296-24-00.
