Введение
1. Состояние вопроса о технологии сверхпроводящих туннельных переходов субмикронных размеров . 14
1.1. Системы материалов для электродов и барьера сверхпроводящих туннельных переходов 14
1.1.1. "Свинцовый проект" IBM и другие "ранние" попытки создания сверхпроводящих туннельных структур 18
1.1.2. Технологии на основе композиционной пленки Nb/Al - AlOx/Nb 23
1.2. Анализ современных методов изготовления Nb/Al —
AlOx/Nb туннельных переходов субмикронных раз меров 35
1.2.1. Методы формирования туннельного барьера с разрывом вакуума (ex situ) 40
1.2.2. Методы формирования туннельного барьера в едином вакуумном цикле (m situ) 47
1.3. Выводы и постановка задачи исследования 70
2. Экспериментальное исследование структуры гра ниц раздела в композиционной пленке Nb/Al —AlOx/Nb 72
2.1. Технологические аспекты формирования компози ционной пленки Nb/Al — AlOx/Nb 73
2.1.1. Напыление ниобия 73
2.1.2. Напыление алюминия 80
2.1.3. "Сборка" Nb/Al - AlOx/Nb многослойной структуры 82
2.1 А. Вольт-амперные характеристики получен ных туннельных переходов 87
2.2. Выбор метода исследования структуры границ раздела в композиционной пленке Nb/Al — AlOx/Nb 88
2.3. Физические основы метода спектроскопии энергетических потерь отраженных электронов 91
2.4. Результаты исследования границ раздела в композиционной пленке Nb/Al — AlOx/Nb 97
2.5. Выводы 101
3. Разработка технологии получения сверхпроводя щих туннельных переходов субмикронных размеров 105
3.1. Формирование области туннельного перехода 106
3.1.1. Маска для травления туннельных переходов 106
3.1.2. Режим травления туннельных переходов 107
3.2. Создание верхнего и нижнего электродов Nb/Al — AlOx/Nb переходов 110
3.3. Формирование межслойной изоляции 112
3.4. Удаление резистной маски по окончании процесса травления 115
3.5. Этапы технологического процесса 120
3.6. Электрические характеристики сверхпроводящих туннельных переходов субмикронных размеров 122
3.6.1. Вольт-амперные характеристики при температуре жидкого гелия (4 К) 122
3.6.2. Результаты измерений при температурах <100 мК 126
3.6.3. Зависимость тока от сверхпроводящей фазы и измерение величин малых критических токов 129
3.7. Выводы 132
4. Исследование применения субмикронных Nb/Al —AlOx/Nb переходов в качестве датчика температуры в диапазоне ниже 1 К 134
4.1. Современная температурная шкала и датчики тем ператур 134
4.1.1. Принципы международной температурной шкалы МТШ-90 134
4.1.2. Датчики температур ниже 77 К 137
4.2. Физические основы измерения температуры с помощью металлических туннельных переходов 139
4.3. Опыт применения датчика температуры в субкель-винном диапазоне 144
4.4. Оценка метрологических характеристики датчика температуры в субкельвинном диапазоне 150
4.4.1. Точность измерения 150
4.4.2. Работа в условиях магнитного поля 152
4.4.3. Помехоустойчивость 153
4.5. Выводы 158
Заключение 160
Литература
