Изготовление туннельных сверхпроводниковых структур селективным химическим травлением алюминия
Российский научный фонд, Конкурс 2023 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, 23-79-10262
Юсупов Р.А.1, Гунбина А.А.1, Маркина М.А.1,2, Тарасов М.А.1, Фоминский М.Ю.1, Чекушкин А.М.1, Эдельман В.С.3
1Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Москва, Россия
2Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики", Москва, Россия
3Институт физических проблем им. П.Л. Капицы РАН, Москва, Россия

Email: yusupovrenat@hitech.cplire.ru, aleksandragunbina@mail.ru, markina_ma@hitech.cplire.ru, tarasov@hitech.cplire.ru, ffke@yandex.ru, chekushkin@hitech.cplire.ru, edelman@kapitza.ras.ru
Поступила в редакцию: 13 мая 2025 г.
В окончательной редакции: 13 мая 2025 г.
Принята к печати: 13 мая 2025 г.
Выставление онлайн: 21 августа 2025 г.
Предложен и апробирован технологический маршрут изготовления туннельных сверхпроводниковых структур с использованием жидкостного селективного травления алюминия для разрыва электрического контакта по нижнему слою трехслойной туннельной структуры и формирования подвешенного над поверхностью подложки мостика. Продемонстрировано, что по предложенному технологическому маршруту формирование трехслойной структуры может производиться всеми методами нанесения пленок, включая магнетронное распыление, а не только термическим распылением, как это делалось ранее. Для отработки технологии изготовлены образцы с туннельными переходами Al/AlOx/Nb. Изготовленные структуры измерены при температурах до 2.8 K, отношение дифференциального сопротивления в области нулевого напряжения к нормальному сопротивлению достигает 12. Исследованы туннельные структуры сверхпроводник-изолятор-палладий-изолятор-сверхпроводник. Исследована проблема негативного влияния палладия на туннельные барьеры на основе алюминия и предложены методы решения данной проблемы. Ключевые слова: сверхпроводниковые туннельные структуры, туннельный барьер, сверхпроводник-изолятор-нормальный металл-изолятор-сверхпроводник, болометры на холодных электронах, нормальный металл-изолятор-сверхпроводник-изолятор-нормальный металл, жидкостное травление, магнетронное распыление.
- S.F. Likhachev, A.G. Rudnitskiy, A.S. Andrianov, M.N. Andrianov, M.Yu. Arkhipov, V.F. Vdovin, E.S. Golubev, V.I. Kostenko, T.I. Larchenkova, S.V. Pilipenko, Ya.G. Podobedov, J.C. Razananirina, I.V. Tretyakov, S.D. Fedorchuk, A.V. Khudchenko, R.A. Cherniy, M.A. Shchurov. Cosmic Res, 62, 117 (2024). DOI: 10.1134/S0010952523700764
- Y. Balega, G. Bubnov, A. Chekushkin, V. Dubrovich, V. Edelman, A. Gunbina, S. Kapustin, T. Khabarova, D. Kukushkin, I. Lapkin, M. Mansfeld, A. Maruhno, V. Parshin, A. Raevskiy, V. Stolyarov, M. Tarasov, G. Valyavin, V. Vdovin, G. Yakopov, R.Yusupov, P. Zemlyanukha, I. Zinchenko. Sensors, 24 (2), 359 (2024). DOI: 10.3390/s24020359
- D. Golubev, L. Kuzmin. J. Appl. Phys., 89 (11), 6464 (2001). DOI: 10.1063/1.1351002
- L. Kuzmin, D. Golubev. Physica C: Superconductivity, 372, 3782 (2002). DOI: 10.1016/S0921-4534(02)00704-9
- J.N. Ullom, AIP Conf. Proceed., 605 (1), 135 (2002). DOI: 10.1063/1.1457613
- Л.С. Кузьмин. УФН, 5 (175), 549 (2005). DOI: 10.3367/UFNr.0175.200505h.0549 [L.S. Kuz'min, Phys. Usp., 48, 519 (2005). DOI: 10.1070/pu2005v048n05abeh002128]
- D.A. Pimanov, A.L. Pankratov, A.V. Gordeeva, A.V. Chiginev, A.V. Blagodatkin, L.S. Revin, S.A. Razov, V.Yu. Safonova, I.A. Fedotov, E.V. Skorokhodov, A.N. Orlova, D.A. Tatarsky, N.S. Gusev, I.V. Trofimov, A.M. Mumlyakov, M.A. Tarkhov. Superconductor Sci. Technol., 38 (3), 035026 (2025). DOI: 10.1088/1361-6668/adb942
- M. Nahum, T.M. Eiles, J.M. Appl. Phys. Lett., 65 (24), 3123 (1994). DOI: 10.1063/1.112456
- S.A. Lemziakov, B. Karimi, S. Nakamura, D.S. Lvov, R. Upadhyay, C.D. Satrya, Z.-Y. Chen, D. Subero, Y.-C. Chang, L.B. Wang, J.P. Pekola. J. Low Temperature Phys., 217 (1), 54 (2024). DOI: 10.1007/s10909-024-03144-8
- M. Tarasov, V. Edelman, S. Mahashabde, M. Fominsky, S. Lemzyakov, A. Chekushkin, R. Yusupov, D. Winkler, A. Yurgens. Appl. Phys. Lett., 110, 242601 (2017)
- O. Caki r. J. Mater. Processing Technol., 199 (1-3), 337 (2008). DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2007.08.012
- D.R. Dunbobbin, J. Faguet. SPIE, 922, 247 (1988)
- F.M. d'Heurle. Metall. Mater. Transactions B, 1, 725 (1970)
- F.M. Mwema, O.P. Oladijo, S.A. Akinlabi, E.T Akinlabi. J. Alloys Compounds, 747, 306 (2018). DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.03.006
- A.B. Ermakov, S.V. Shitov, A.M. Baryshev, V.P. Koshelets, W. Luinge, IEEE Transactions Appl. Supercond., 11, 1, 840 (2001)
- М.А. Маркина, А.М. Чекушкин, М.А. Тарасов, М.Ю. Фоминский, Т.Д. Пацаев, А.Л. Васильев. ЖТФ, 94 (7), 1079 (2024). [M.A. Markina, A.M. Chekushkin, M.A. Tarasov, M.Yu. Fominskiy, T.D. Patsaev, A.L. Vasiliev. Tech. Phys., 69 (7), 1004 (2024). DOI: 10.61011/TP.2024.07.58804.169-24]