RU188983U1 - SUBSTRATE FOR THE FORMATION OF PLANAR STRUCTURE BASED ON EPITAXIAL CONDUCTOR FILM - Google Patents
SUBSTRATE FOR THE FORMATION OF PLANAR STRUCTURE BASED ON EPITAXIAL CONDUCTOR FILM Download PDFInfo
- Publication number
- RU188983U1 RU188983U1 RU2018127952U RU2018127952U RU188983U1 RU 188983 U1 RU188983 U1 RU 188983U1 RU 2018127952 U RU2018127952 U RU 2018127952U RU 2018127952 U RU2018127952 U RU 2018127952U RU 188983 U1 RU188983 U1 RU 188983U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- epitaxial film
- conductor
- epitaxial
- deposited conductor
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 239000004020 conductor Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 239000010408 film Substances 0.000 description 38
- 229910021521 yttrium barium copper oxide Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010421 standard material Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N69/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one superconducting element covered by group H10N60/00
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
Использование: для создания планарных структур на основе эпитаксиальных пленок. Сущность полезной модели заключается в том, что подложка для формирования планарной структуры на основе эпитаксиальной пленки проводника, представляющая собой монокристаллическую пластину с параметрами решетки, близкими к параметрам решетки осаждаемого проводника настолько, чтобы был возможен рост эпитаксиальной пленки осаждаемого проводника на данной монокристаллической пластине, и с поверхностью, подготовленной (epi-ready) к росту эпитаксиальной пленки осаждаемого проводника, при этом на ней сформирована задающая маска, представляющая собой слой нетекстурированного поликристалла, препятствующий последующему росту на нем эпитаксиальной пленки осаждаемого проводника, в котором вскрыты окна для роста эпитаксиальной пленки осаждаемого проводника. Технический результат: обеспечение возможности упрощения процесса создания при сохранении электрофизических характеристик. 5 ил.Use: to create planar structures based on epitaxial films. The essence of the utility model lies in the fact that the substrate for the formation of a planar structure based on the epitaxial film of the conductor, is a single-crystal plate with lattice parameters close to those of the deposited conductor so that the epitaxial film of the deposited conductor can grow on this single-crystal plate, and surface prepared (epi-ready) for the growth of the epitaxial film of the deposited conductor, while the master mask is formed on it, representing It is a layer of non-textured polycrystal, which prevents the subsequent growth of an epitaxial film of a deposited conductor on it, in which windows are opened for the growth of an epitaxial film of a deposited conductor. Technical result: providing the possibility of simplifying the process of creation while maintaining the electrophysical characteristics. 5 il.
Description
Настоящая полезная модель относится к области микроэлектроники, а именно к планарным структурам на основе эпитаксиальных пленок проводников, в том числе и сверхпроводников, т.е. к конструктивным элементам схемы, сформированным на общей подложке, и представляющих собой проводящие компоненты, разделенные изолирующими областями.This utility model relates to the field of microelectronics, namely, to planar structures based on epitaxial films of conductors, including superconductors, i.e. to the structural elements of the scheme, formed on a common substrate, and representing the conductive components, separated by insulating areas.
Аналогами предлагаемой полезной модели являются называемые подложками пластины из различных материалов с параметрами кристаллической решетки, допускающими рост эпитаксиальной пленки осаждаемого проводника, и с поверхностью, подготовленной к росту эпитаксиальной пленки осаждаемого проводника.Analogs of the proposed utility model are plates called substrates of various materials with lattice parameters that allow the growth of an epitaxial film of a deposited conductor, and with a surface prepared for the growth of an epitaxial film of a deposited conductor.
Для того чтобы подложка допускала рост качественной эпитаксиальной пленки осаждаемого проводника, она должна обладать параметрами решетки, близкими к параметрам решетки осаждаемого проводника в том смысле, чтобы различие постоянных решетки материала подложки и осаждаемого проводника не превышало, как правило, 10%. Например, при выращивании эпитаксиальных пленок высокотемпературного сверхпроводника (далее ВТСП пленок) YBCO на подложке NgGaO3 различие постоянных решетки пленки и подложки составляет 1%, а на подложке MgO - 10%.In order for the substrate to allow the growth of a high-quality epitaxial film of the deposited conductor, it must have lattice parameters close to those of the deposited conductor in the sense that the difference in the lattice constants of the substrate material and the deposited conductor does not exceed, as a rule, 10%. For example, when growing epitaxial films of a high-temperature superconductor (hereinafter referred to as HTS films) of YBCO on a NgGaO 3 substrate, the difference between the lattice constants of the film and the substrate is 1%, and that on the MgO substrate is 10%.
Под подготовленностью поверхности подразумевается предварительная очистка поверхности подложки любым известным из уровня техники способом, т.е. устранение нарушенного поверхностного слоя, обеспечивающего получение поверхности подложки качества epi-ready. Не исключено также формирование на поверхности подложки буферного слоя для смягчения несовпадения между постоянной решетки подложки и постоянной решетки проводящего материала, а также для препятствия диффузии элементов подложки в растущую проводящую пленку.By surface preparation is meant pre-cleaning the substrate surface by any method known in the art, i.e. elimination of the disturbed surface layer, which provides the epi-ready quality surface of the substrate. It is also possible that a buffer layer forms on the surface of the substrate in order to mitigate the mismatch between the substrate lattice constant and the lattice constant of the conductive material, as well as to prevent diffusion of the substrate elements into the growing conductive film.
При последующем использовании таких стандартных подложек для создания планарных структур на основе эпитаксиальных пленок проводник осаждается на всю поверхность подложек. Планарные структуры, формируемые на основе эпитаксиальных пленок, представляют собой проводящие элементы, разделенные изолирующими областями. После осаждения проводника изолирующие области в структуре создаются либо удалением части эпитаксиальной пленки (травлением), либо ионной имплантацией (например, в ВТСП пленку ионов кислорода: J.D. Pedarnig, М.А. Bodea, В. Steiger et al. / Systematic modification of electrical and superconducting properties of YBCO and nano-patterning of high-Tc superconducting thin films by light-ion irradiation // Physics Procedia, v. 36, p. 508, 2012). Для получения структур с микронными размерами используется ионное или плазмохимическое травление.With the subsequent use of such standard substrates to create planar structures based on epitaxial films, the conductor is deposited on the entire surface of the substrates. Planar structures formed on the basis of epitaxial films are conductive elements separated by insulating areas. After deposition of the conductor, the insulating regions in the structure are created either by removing a part of the epitaxial film (by etching) or by ion implantation (for example, in an HTS film of oxygen ions: JD Pedarnig, MA Bodea, V. Steiger et al. / Systematic modification of electrical and superconducting properties of YBCO and nano-patterning of high-T c superconducting thin films by light-ion irradiation (Physics Procedures, v. 36, p. 508, 2012). To obtain micron-sized structures, ion or plasma-chemical etching is used.
При таком подходе характеристики создаваемых планарных структур в ряде случаев оказываются ниже оптимальных. Например, известно, что при росте на открытой поверхности подложки (в отличие от особых случаев роста эпитаксиальных ВТСП пленок в локальных областях) в технологических режимах, позволяющих получать максимальные значения электрофизических параметров, получаемые ВТСП пленки имеют несовершенную морфологию поверхности, которая характеризуется высокой плотностью дефектов, достигающих микронных размеров (трещины, частицы вторичных фаз). Такие дефекты особенно существенны при создании многослойных структур и в тех случаях, когда размеры дефектов сравнимы с рабочими областями приборов. Поэтому при изготовлении структур с микронными и субмикронными размерами, а также джозефсоновких контактов, используются такие режимы роста эпитаксиальных ВТСП пленок, которые позволяют получать приемлемую морфологию пленок, но при этом заниженные значения электрофизических параметров.With this approach, the characteristics of planar structures created in some cases are lower than optimal. For example, it is known that with growth on the open surface of the substrate (in contrast to the special cases of growth of epitaxial HTS films in local regions) in technological modes, which allow to obtain the maximum values of electrophysical parameters, the HTS films obtained have an imperfect surface morphology, which is characterized by a high density of defects reaching micron sizes (cracks, particles of secondary phases). Such defects are especially significant when creating multilayer structures and in those cases where the sizes of defects are comparable with the working areas of devices. Therefore, in the manufacture of structures with micron and submicron sizes, as well as Josephson contacts, such growth modes of epitaxial HTS films are used, which allow obtaining acceptable morphology of films, but at the same time underestimated values of electrophysical parameters.
Кроме того, в связи с высокой чувствительностью эпитаксиальных пленок к внешним воздействиям, для сохранения их исходных электрофизических характеристик технологические процессы травления и ионной имплантации, требующие применения сложного и дорогостоящего технологического оборудования, приходится еще больше усложнять.In addition, due to the high sensitivity of epitaxial films to external influences, to preserve their original electrophysical characteristics, the technological processes of etching and ion implantation, requiring the use of complex and expensive process equipment, have to be further complicated.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является создание подложки, использование которой позволит сделать процесс изготовления планарных структур на основе эпитаксиальных пленок проводников, при сохранении их исходного качества, менее затратным в сравнении со случаями использования традиционных подложек.The task that this utility model aims to solve is to create a substrate, the use of which will make the process of manufacturing planar structures based on epitaxial films of conductors, while maintaining their original quality, less costly compared to the use of traditional substrates.
Технический эффект обеспечивается тем, что подложка для формирования планарной структуры на основе эпитаксиальной пленки проводника представляет собой монокристаллическую пластину с параметрами решетки, близкими к параметрам решетки осаждаемого проводника настолько, чтобы был возможен рост эпитаксиальной пленки осаждаемого проводника на данной монокристаллической пластине, и с поверхностью, подготовленной (epi-ready) к росту эпитаксиальной пленки осаждаемого проводника.The technical effect is ensured by the fact that the substrate for the formation of a planar structure based on the epitaxial film of the conductor is a single-crystal plate with lattice parameters close to the lattice parameters of the deposited conductor so that the epitaxial film of the deposited conductor can grow on this single-crystal plate and with the surface prepared (epi-ready) to the growth of epitaxial film deposited conductor.
Новым является то, что на подложке сформирована задающая маска, представляющая собой слой нетекстурированного поликристалла, препятствующий последующему росту на нем эпитаксиальной пленки осаждаемого проводника, в котором вскрыты окна для роста эпитаксиальной пленки осаждаемого проводника.A new one is that a master mask is formed on the substrate, which is a layer of non-textured polycrystal, which prevents the subsequent growth of an epitaxial film of a deposited conductor on it, in which windows are opened for the growth of an epitaxial film of a deposited conductor.
Задающая маска представляет собой слой нетекстурированного поликристалла, препятствующий росту на нем эпитаксиальному пленки в процессе осаждения проводника, из которого образуется пленка, и формирующего таким образом изолирующие области будущей планарной структуры, в котором (в слое) вскрыты окна для формирования проводящих элементов структуры.The master mask is a non-textured polycrystal layer that prevents the epitaxial film from growing during the deposition of the conductor from which the film is formed, and thus forms the insulating areas of the future planar structure, in which (in the layer) windows are opened to form the conductive elements of the structure.
Возможность создания предлагаемой подложки с задающей маской (далее по тексту - подложка ЗМ) можно рассмотреть на одном из частных примеров, который был осуществлен на практике авторами предложенной полезной модели.The possibility of creating the proposed substrate with a specifying mask (hereinafter referred to as the ZM substrate) can be considered in one of particular examples, which was implemented in practice by the authors of the proposed utility model.
Полезная модель поясняется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.
На Фиг. 1. представлен вариант изготовления предлагаемой подложки ЗМ и планарной структуры на основе ВТСП пленок.FIG. 1. shows the production version of the proposed 3M substrate and planar structure based on HTSC films.
На Фиг. 2. приведен фрагмент планарной структуры на основе ВТСП пленок, изготовленной на подложке ЗМ, включающий джозефсоновские переходы и дипольные антенны. Светлая область - пленка YBCO, темная - изолятор.FIG. 2. shows a fragment of a planar structure based on HTSC films produced on a 3M substrate, including Josephson junctions and dipole antennas. The light area is YBCO film, the dark one is insulator.
На Фиг. 3 приведены вольтамперные характеристики джозефсоновских контактов разной длины, изготовленных на подложке ЗМ, при температуре Т=6 К.FIG. 3 shows the current-voltage characteristics of Josephson contacts of different lengths, made on the 3M substrate, at a temperature T = 6 K.
На Фиг. 4 приведена часть цепочки джозефсоновских контактов, изготовленных на подложке ЗМ. Фото получено в электронном микроскопе. Метка - 0,1 мм.FIG. Figure 4 shows a part of the chain of Josephson contacts fabricated on a 3M substrate. The photo was taken in an electron microscope. Tag - 0.1 mm.
На Фиг. 5 проиллюстрирована поверхностная морфология сверхпроводящего YBCO - полоска и изолирующей области в планарной структуре на основе ВТСП, изготовленной на подложке ЗМ. Фото получено в электронном микроскопе при увеличении 50000. Метка - 1 мкм.FIG. 5 illustrates the surface morphology of a superconducting YBCO strip and the insulating region in a planar structure based on HTSC fabricated on a 3M substrate. The photo was taken in an electron microscope at 50,000 magnification. Label - 1 micron.
Предлагаемая модель иллюстрируется приведенным примером, но не ограничивается им.The proposed model is illustrated by the given example, but is not limited to it.
Вариант изготовления предлагаемой подложки ЗМ и затем планарной структуры на основе ВТСП пленок, представленный на Фиг. 1, состоит из следующих этапов.The production version of the proposed 3M substrate and then a planar structure based on HTSC films, shown in FIG. 1, consists of the following steps.
1. На монокристаллической пластине (а) формируется фоторезистивная маска (б) нужного рисунка структуры. Участки поверхности пластины, где на этапе изготовления планарной структуры будет происходить рост эпитаксиальной пленки сверхпроводника, закрыты фоторезистом, остальная часть подложки открыта.1. A photoresistive mask (b) of the desired structure pattern is formed on the single-crystal plate ( a ). The surface areas of the plate, where the epitaxial film of the superconductor will grow during the manufacturing stage of the planar structure, are covered with a photoresist, the rest of the substrate is open.
2. На монокристаллическую пластину с фоторезистивной маской осаждается оксид церия СеО2 (в). В данном варианте технологического маршрута CeO2 выбран как стандартный материал, используемый при получении эпитаксиальных структур на основе YBCO. Напыление проводится без нагрева монокристаллической пластины, поэтому слой оксида церия вырастает в виде нетекстурированного поликристалла. Толщина этого слоя находится в диапазоне 100-1400 нм.2. Cerium oxide CeO 2 (c) is deposited on a single-crystal plate with a photoresist mask. In this variant of the technological route, CeO 2 is selected as the standard material used in the preparation of epitaxial structures based on YBCO. The deposition is carried out without heating the single-crystal plate; therefore, the cerium oxide layer grows in the form of a non-textured polycrystal. The thickness of this layer is in the range of 100-1400 nm.
3. Фоторезист вместе с осажденным на него оксидом церия удаляется в растворителе (взрывная литография). В результате на поверхности монокристаллической пластины вскрываются окна для формирования в них сверхпроводящих элементов планарной структуры. В тех областях поверхности пластины, где фоторезиста не было, остается поликристаллический оксид церия. На этом этапе (см. Фиг. 1 (г)) заканчивается процесс изготовления предлагаемой подложки ЗМ.3. The photoresist together with the cerium oxide deposited on it is removed in a solvent (explosive lithography). As a result, windows are opened on the surface of a single-crystal plate to form superconducting elements of a planar structure in them. In those areas of the plate surface where there was no photoresist, polycrystalline cerium oxide remains. At this stage (see Fig. 1 (d)), the manufacturing process of the proposed 3M substrate ends.
4. Этап непосредственного создания планарной структуры с заданной топологией - напыление YBCO на подложку ЗМ. На этом этапе в окнах задающей маски путем выращивания эпитаксиальной пленки формируются сверхпроводящие элементы структуры из пленки YBCO, а в областях вне окон, покрытых поликристаллическим оксидом церия, - изолирующие разделительные области (см. Фиг. 1 (д)).4. The stage of the direct creation of a planar structure with a given topology is the deposition of YBCO on a 3M substrate. At this stage, superconducting elements of the YBCO film structure are formed in the windows of the master mask by growing the epitaxial film, and in the areas outside the windows coated with polycrystalline cerium oxide - insulating separation regions (see Fig. 1 (e)).
В качестве демонстрации возможностей использования предлагаемой полезной модели на подложках ЗМ были изготовлены микрополоски, джозефсоновские контакты и цепочки джозефсоновских контактов.As a demonstration of the possibilities of using the proposed utility model, microstrips, Josephson contacts, and chains of Josephson contacts were fabricated on 3M substrates.
Плотность критического тока YBCO-полосков шириной 4 мкм, полученных на подложках ЗМ, составила величину 4-6 МА×cm-2 при температуре Т=77 К, что соответствует лучшим результатам, хорошо известным из литературы.The critical current density of 4 μm wide YBCO strips obtained on ZM substrates was 4–6 MA × cm – 2 at a temperature T = 77 K, which corresponds to the best results that are well known from the literature.
Для создания планарных структур с джозефсоновскими контактами задающая маска формировалась на бикристаллических подложках из фианита с подслоем эпитаксиального оксида церия. Бикристаллическая подложка представляет собой пластину, вырезанную из двух срощенных под заданным углом монокристаллов. Место соединения этих монокристаллов называется бикристалличсеской границей. Других отличий от обычных монокристаллических пластин (подложек) нет. Симметричная относительно бикристаллической границы разориентация кристаллических осей в плоскости подложек составляла 24 градуса. Материалом задающей маски, как и в случае микрополосков, являлся осаждаемый при комнатной температуре оксид церия (нетекстурированный поликристалл) толщиной 1400 нм. Толщина пленки YBCO составляла 300 нм.To create planar structures with Josephson contacts, the master mask was formed on bicrystalline substrates of fianite with a sublayer of epitaxial cerium oxide. The bicrystal substrate is a plate cut from two single crystals spliced at a given angle. The junction of these single crystals is called the bicrystal boundary. There are no other differences from ordinary single-crystal plates (substrates). The misorientation of the crystal axes in the plane of the substrates, symmetrical about the bicrystal boundary, was 24 degrees. The material of the master mask, as in the case of microstripes, was cerium oxide (non-textured polycrystal) with a thickness of 1400 nm deposited at room temperature. The thickness of the YBCO film was 300 nm.
На Фиг. 2. показано изображение фрагмента планарной структуры с джозефсоновскими контактами и дипольными антеннами, изготовленной на подложке ЗМ. Данная структура включала в себя джозефсоновские контакты различной длины. Вольтамперные характеристики контактов длиной 10, 50 и 350 мкм, изготовленных на подложке ЗМ, при температуре Т=6 К, представлены на Фиг. 3. Для контактов длиной 10 мкм плотность критического тока jc=0,66 МА×см-2 и характерная величина ICRN=1,8 мВ при Т=6 К соответствуют известным из литературы параметрам лучших образцов, полученных с использованием традиционных подложек (см., например, обзор Hilgenkamp Н. and Mannhart J. / Grain boundaries in high-Tc superconductors // 2002 Rev. Mod. Phys. V.74, p. 485, работу An D. Y. et al. / Terahertz emission and detection both based on high-Tc superconductors: Towards an integrated receiver // 2013 Appl. Phys. Lett. V.102, p. 092601).FIG. 2. shows an image of a fragment of a planar structure with Josephson contacts and dipole antennas made on a 3M substrate. This structure included Josephson contacts of various lengths. Volt-ampere characteristics of 10, 50, and 350 µm long contacts made on a 3M substrate, at a temperature T = 6 K, are shown in FIG. 3. For contacts with a length of 10 μm, the critical current density j c = 0.66 MA × cm -2 and the characteristic value I C R N = 1.8 mV at T = 6 K correspond to the parameters of the best samples known from the literature, obtained using traditional substrates (see, for example, review Hilgenkamp N. and Mannhart J. / Grain boundaries in high-Tc superconductors // 2002 Rev. Mod. Phys. V.74, p. 485, An DY et al. / Terahertz emission and detection of both superconductors: Towards an integrated receiver // 2013 Appl. Phys. Lett. V.102, p. 092601).
На Фиг. 4. представлено изображение части цепочки джозефсоновских контактов, полученной на подложке ЗМ. Темная область - пленка YBCO, светлая - изолятор. Фрагмент этой же структуры при большом увеличении показан на Фиг. 5. Из Фиг. 5. можно оценить морфологию изолирующей области полученной планарной структуры, а также характерный размер неровности края сверхпроводящего полоска ≈ 0,2 мкм. Плотность критического тока через бикристаллическую границу при температуре Т=77 К в этой структуре достигает величины jc=0,1 МА×см-2, что также соответствует лучшим результатам для таких структур, известным из литературы.FIG. 4. The image of a chain of Josephson contacts obtained on a 3M substrate is presented. The dark area is YBCO film, the bright area is an insulator. A fragment of the same structure at high magnification is shown in FIG. 5. Of FIG. 5. it is possible to estimate the morphology of the insulating region of the obtained planar structure, as well as the characteristic size of the roughness of the edge of the superconducting strip ≈ 0.2 μm. The critical current density through the bicrystalline boundary at a temperature T = 77 K in this structure reaches j c = 0.1 MA × cm -2 , which also corresponds to the best results for such structures known from the literature.
Как видно из примера, использование предлагаемой подложки ЗМ позволило получить планарные ВТСП структуры, в том числе джозефсоновские контакты, с высокими электрофизическими параметрами, а примененная в процессе вскрытия окон на подложке ЗМ взрывная литография значительно дешевле процессов травления и ионной имплантации, используемых для формирования планарных структур в аналогах.As can be seen from the example, the use of the proposed ZM substrate allowed us to obtain planar HTSC structures, including Josephson contacts, with high electrophysical parameters, and the explosive lithography used in the opening process of windows on the ZM substrate is much cheaper than the etching and ion implantation processes used to form planar structures in analogues.
Предложенная полезная модель является универсальной, поскольку материал и толщина слоя задающей маски, а также материал осаждаемого впоследствии на подложку проводника могут варьироваться исходя из условий поставленной задачи. Преимущество предложенной полезной модели заключается также в том, что пленка проводника (или многослойная структура) становится менее напряженной в случае малых размеров проводящих элементов схемы, т.е. имеет улучшенную микроструктуру по сравнению с пленкой, выращенной на всей поверхности традиционной подложки.The proposed utility model is universal, since the material and thickness of the layer specifying the mask, as well as the material subsequently deposited on the substrate conductor may vary based on the conditions of the task. The advantage of the proposed utility model is also that the conductor film (or multilayer structure) becomes less tense in the case of small sizes of conductive circuit elements, i.e. has an improved microstructure compared to the film grown on the entire surface of a traditional substrate.
Кроме того, использование предлагаемой подложки ЗМ позволяет контролировать выходные характеристики создаваемой впоследствии планарной структуры, поскольку в процессе создания имеется возможность последовательно увеличивать толщину эпитаксиальной пленки и на каждом этапе измерять нужные характеристики структуры, что важно с точки зрения надежности и воспроизводимости результатов. Это позволяет минимизировать материальные и временные затраты как на этапе исследования, так и на этапе производства, особенно в случае использования дорогостоящих подложек, например, бикристаллических.In addition, the use of the proposed substrate ZM allows you to control the output characteristics of the planar structure subsequently created, since during the creation process it is possible to consistently increase the thickness of the epitaxial film and measure the desired characteristics of the structure at each stage, which is important from the point of view of reliability and reproducibility of results. This allows you to minimize the material and time costs at the research stage as well as at the production stage, especially in the case of using expensive substrates, for example, bicrystalline ones.
При этом технологический процесс, происходящий без использования травления или ионной имплантации, в отличие от процесса получения планарных структур на основе эпитаксиальных пленок проводника, выращенных на традиционных подложках, оказывается существенно упрощенным за счет исключения из него сложного и дорогостоящего технологического оборудования, что снижает трудозатраты, а также затраты энергетические и финансовые.At the same time, the technological process that takes place without using etching or ion implantation, unlike the process of obtaining planar structures based on epitaxial conductor films grown on traditional substrates, is significantly simplified by eliminating complex and expensive technological equipment from it, which reduces labor costs, and also energy and financial costs.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018127952U RU188983U1 (en) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | SUBSTRATE FOR THE FORMATION OF PLANAR STRUCTURE BASED ON EPITAXIAL CONDUCTOR FILM |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018127952U RU188983U1 (en) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | SUBSTRATE FOR THE FORMATION OF PLANAR STRUCTURE BASED ON EPITAXIAL CONDUCTOR FILM |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU188983U1 true RU188983U1 (en) | 2019-05-06 |
Family
ID=66430936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018127952U RU188983U1 (en) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | SUBSTRATE FOR THE FORMATION OF PLANAR STRUCTURE BASED ON EPITAXIAL CONDUCTOR FILM |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU188983U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115764260A (en) * | 2022-11-17 | 2023-03-07 | 南通大学 | Butterfly antenna suitable for embedding meander line of superconducting series Josephson double-crystal junction |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5693595A (en) * | 1995-06-06 | 1997-12-02 | Northrop Grumman Corporation | Integrated thin-film terminations for high temperature superconducting microwave components |
-
2018
- 2018-07-30 RU RU2018127952U patent/RU188983U1/en active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5693595A (en) * | 1995-06-06 | 1997-12-02 | Northrop Grumman Corporation | Integrated thin-film terminations for high temperature superconducting microwave components |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Д.В. Мастеров, С.А. Павлов, А.Е. Парафин, Новый подход к формированию топологии планарных структур на основе высокотемпературного сверхпроводника YBCO, Физика твердого тела, том 59, вып. 11, 2017. * |
| Д.В. Мастеров, С.А. Павлов, А.Е. Парафин, Новый подход к формированию топологии планарных структур на основе высокотемпературного сверхпроводника YBCO, Физика твердого тела, том 59, вып. 11, 2017. Д.В. Мастеров, С.А. Павлов, А.Е. Парафин, П.А. Юнин, Исследование планарных структур, полученных на модифицированных подложках Al 2 O 3 , определяющих топологию сверхпроводящих элементов в процессе осаждения YBa 2 Cu 3 O 7-d , Письма в ЖТФ, том 42, вып. 11, 2016. Е.Е. Пестов, Д.В. Мастеров, А.Е. Парафин, С.А. Павлов, А.М. Клушин, Исследование СВЧ-свойств высокотемпературных джозефсоновских контактов на сапфировой бикристаллической подложке, Физика твердого тела, том 59, вып. 11, 2017. * |
| Д.В. Мастеров, С.А. Павлов, А.Е. Парафин, П.А. Юнин, Исследование планарных структур, полученных на модифицированных подложках Al 2 O 3 , определяющих топологию сверхпроводящих элементов в процессе осаждения YBa 2 Cu 3 O 7-d , Письма в ЖТФ, том 42, вып. 11, 2016. * |
| Е.Е. Пестов, Д.В. Мастеров, А.Е. Парафин, С.А. Павлов, А.М. Клушин, Исследование СВЧ-свойств высокотемпературных джозефсоновских контактов на сапфировой бикристаллической подложке, Физика твердого тела, том 59, вып. 11, 2017. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115764260A (en) * | 2022-11-17 | 2023-03-07 | 南通大学 | Butterfly antenna suitable for embedding meander line of superconducting series Josephson double-crystal junction |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5077266A (en) | Method of forming weak-link josephson junction, and superconducting device employing the junction | |
| EP0576633A1 (en) | Grain boundary junctions in high temperature superconductor films | |
| Revin et al. | Features of long YBCO Josephson junctions fabricated by preliminary topology mask | |
| RU188983U1 (en) | SUBSTRATE FOR THE FORMATION OF PLANAR STRUCTURE BASED ON EPITAXIAL CONDUCTOR FILM | |
| JPH01161881A (en) | Josephson element and its manufacture | |
| US6287969B1 (en) | Method of forming a superconductor | |
| US20020074544A1 (en) | Ramp-edge josephson junction devices and methods for fabricating the same | |
| KR100372889B1 (en) | Ramp edge josephson junction devices and methods for fabricating the same | |
| JPH104223A (en) | Oxide superconducting josephson element | |
| JP5207271B2 (en) | In-plane Josephson junction formation on high-temperature superconducting single crystals. | |
| Boikov et al. | Biepitaxial Josephson junctions with high critical current density based on YBa2Cu3O7− δ films on silicon on sapphire | |
| Takeuchi et al. | Observation of Josephson effect in YBa2Cu3O7− x/Nd1. 85Ce0. 15CuO4− y bilayer junctions | |
| Li et al. | A novel multilayer circuit process using YBa2Cu3Ox/SrTiO3 thin films patterned by wet etching and ion milling | |
| Yutani et al. | High-Tc Josephson junctions on micro V-shape groove prepared by focused ion beam | |
| RU2107358C1 (en) | Process of manufacture of high-temperature superconducting josephson junction | |
| Endo et al. | New growth approach of high-quality oxide thin films for future device applications: Independent control of supersaturation and migration | |
| Liu et al. | Preparation of Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+ δ-YBa 2 Cu 3 O 7− δ Bilayer Films by Acetate Based Photosensitive Sol-Gel Method | |
| Yonemitsu et al. | Electrical properties of Bi2Sr2CaCu2Ox submicron structures grown on patterned substrates | |
| Satoh et al. | High-temperature superconducting edge junctions with modified interface barriers | |
| Verbist et al. | Microstructure of Josephson junctions in relation to their properties | |
| JPH11340534A (en) | Oxide-based superconducting device | |
| JPH1084141A (en) | Oxide superconductor device | |
| Talvacchio et al. | Lattice-matched, large-grain HTS films for reproducible Josephson junctions | |
| Leca et al. | MICROSTRUCTURAL AND ELECTRICAL TRANSPORT PROPERTIES OF RBa2Cu3O7–δ (R= Y, Pr) BASED THIN FILMS AND RAMP-TYPE JOSEPHSON JUNCTIONS | |
| Revin et al. | Synchronous Regimes in YBCO Long Josephson Junctions Fabricated by Preliminary Topology Masks |