RU2476373C1 - Способ изготовления сверхпроводниковых однофотонных детекторов - Google Patents
Способ изготовления сверхпроводниковых однофотонных детекторов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2476373C1 RU2476373C1 RU2011124165/02A RU2011124165A RU2476373C1 RU 2476373 C1 RU2476373 C1 RU 2476373C1 RU 2011124165/02 A RU2011124165/02 A RU 2011124165/02A RU 2011124165 A RU2011124165 A RU 2011124165A RU 2476373 C1 RU2476373 C1 RU 2476373C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- atoms
- substrate
- accelerated particles
- particles
- thickness
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- CFJRGWXELQQLSA-UHFFFAOYSA-N azanylidyneniobium Chemical compound [Nb]#N CFJRGWXELQQLSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 19
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 claims description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 7
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical group [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 11
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 abstract description 10
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 abstract description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 5
- -1 helium ions Chemical class 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 abstract description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 6
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 108010083687 Ion Pumps Proteins 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005513 bias potential Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000007888 film coating Substances 0.000 description 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области получения сверхпроводящих соединений и изготовления нанопроводников и приборов на их основе, что может быть использовано в электротехнической, радиотехнической, медицинской и других отраслях промышленности, в частности для оптического тестирования интегральных микросхем, исследования излучения квантовых точек и в системах квантовой криптографии. Способ включает формирование на диэлектрической подложке канала проводимости из нитрида ниобия любым из известных методов толщиной не более 20 нм, но не менее толщины, приводящей к нарушению сплошности, и с шириной не более 350 нм и его последующее облучение потоком ускоренных частиц в присутствии кислорода. В качестве ускоренных частиц используют атомы водорода или протоны, ионы или атомы гелия, ионы или атомы кислорода или смеси перечисленных частиц с энергией от 0,5 до 5,0 кэВ. В качестве подложки используют лейкосапфир. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности детектирования. 4 з.п ф-лы, 1 ил., 4 табл.
Description
Изобретение относится к области получения сверхпроводящих соединений и изготовления проводников и приборов на их основе и может быть использовано в электротехнической, радиотехнической, медицинской и других отраслях промышленности, в частности для оптического тестирования интегральных микросхем, исследования излучения квантовых точек и в системах квантовой криптографии.
Известен способ магнетронного напыления материалов в плазме (US 5346600 [1]), для осаждения покрытия из нитрида, карбида или карбонитрида металла на поверхность подложки распылением в плазме, содержащей инертный газ и, по меньшей мере, один газообразный реагент. Одновременно с осаждением пленки подложку бомбардируют ионами инертного газа для поддержания температуры на заданном уровне и регулирования микроструктуры покрытия. Способ не свободен от возможности диффузии атомов материала подложки в слой нитрида, карбида или карбонитрида, что вызовет некоторые технологические затруднения при формировании сверхпроводника и отрицательно сказывается на качестве приборов.
Известен способ получения сверхпроводящих пленок из нитрида ниобия с высоким значением критической температуры (US 4726890 [2]), в соответствии с которым формирование пленки нитрида ниобия осуществляют реакционным магнетронным распылением ниобия на подложку в реакционной газовой смеси высокочистых аргона и азота в вакууме 10-8 Торр при поддержании температуры подложки, равной 20°С, и постоянного давления в процессе распыления ниобия 16-21 мТорр, парциального давления азота в пределах 3-4 мТорр, парциального давления газа носителя - аргона 12,9-17 мТорр. Узкие пределы изменения технологических параметров в сочетании с отсутствием препятствий диффузии составляющих подложки в слой формируемого сверхпроводника, а также трудности, возникающие с использованием длинномерных подложек, несколько ограничивают технологические возможности при реализации способа. Кроме того, изготавливаемые однофотонные детекторы из таким образом полученной пленки обладают относительно низкой эффективностью детектирования.
Известен способ формирования сверхпроводящего пленочного покрытия из нитрида ниобия, включающий распыление металлического ниобия в скрещенных магнитном и электрическом полях в потоке газовой смеси инертного газа и азота, осаждение нитрида ниобия на ленточную металлическую подложку с приложенным к ней потенциалом смещения и нанесенным промежуточным слоем, перемещаемую относительно зоны нанесения покрытия. При этом формирование пленки нитрида ниобия ведут осаждением на многократно перемещаемые участки ленточной подложки относительно потока плазмы низкого давления при соотношении времени пребывания участков в потоке плазмы и вне его, достаточном для рекомбинации нанесенных атомов и их групп с последующей термической обработкой покрытия вне плазмы при давлении, меньшем 0,01 Па (RU 2173733 [3]). Нанесение нитрида ниобия на ленточную металлическую подложку не позволяет использовать его непосредственно в однофотонных детекторах, а требует отделения полученной пленки от подложки, что связано с определенными технологическими трудностями. Кроме того, изготавливаемые однофотонные детекторы из полученной пленки обладают относительно низкой эффективностью детектирования.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ изготовления сверхпроводниковых однофотонных детекторов, включающий формирование на диэлектрической подложке канала проводимости из нитрида ниобия (см. Корнеева Ю.П., Корнеев А.А., Гольцман Г.Н. «Технология изготовления сверхпроводниковых однофотонных детекторов для ИК диапазона». Тезисы доклада 4-ой Всероссийской конференции молодых ученых «Микро-нанотехнологии и их применение». Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН, Черноголовка, 22-24 ноября 2010 г. с.61 [4]). Детекторы с площадью чувствительного элемента 7 мкм × 7 мкм, состоящего из 48, 56 и 70 параллельных полос с шагом 150 нм, 130 нм и 100 нм, шириной 100 нм, толщиной 4 нм на сапфировой подложке формировались методом прямой электронной литографии на электронном микроскопе JEOLJSM 6380, переделанном в электронный литограф при ускоряющем напряжении 30 KB, токе пучка 2.7-3 рА и рабочем расстоянии 10 мм.
Недостатком изготавливаемых таким способом однофотонных детекторов являются относительно большие геометрические размеры формируемых полос (канала проводимости), что, в свою очередь, влияет на эффективность детектирования.
Заявляемый способ изготовления сверхпроводниковых однофотонных детекторов направлен на повышение эффективности детектирования.
Указанный результат достигается тем, что способ изготовления сверхпроводниковых однофотонных детекторов включает формирование на диэлектрической подложке канала проводимости из нитрида ниобия любым из известных методов с толщиной не более 20 нм, но не менее толщины, приводящей к нарушению сплошности, и с шириной не более 350 нм и его облучение потоком ускоренных частиц в присутствии кислорода.
Указанный результат достигается также тем, что в качестве ускоренных частиц используют протоны, атомы гелия, ионы или атомы кислорода или смеси перечисленных частиц.
Указанный результат достигается также тем, что используют ускоренные частицы с энергией от 0,5 до 5,0 кэВ.
Указанный результат достигается также тем, что в качестве подложки используют материал, прозрачный в области рабочих длин волн детектора.
Указанный результат достигается также тем, что в качестве подложки используют лейкосапфир.
В основе принципа детектирования одиночных фотонов сверхпроводниковыми наноструктурами лежит принцип локального разогрева участка сверхпроводника, в котором произошло поглощение фотона. Данный принцип качественно объясняется моделью «горячего пятна», динамика которого определяется ростом и релаксацией резистивного домена. Эффективность детектирования (QE) определяется соотношением диаметра резистивного домена (Drb) и ширины сверхпроводящей полоски (w), причем качественно можно утверждать, что QE~Drb/w, где Drb - диаметр резистивного домена, w - ширина полоски. Диаметр резистивного домена зависит от энергии фотона и постоянных материала сверхпроводника (характерными временами взаимодействия, коэффициентом диффузии и др.). Для увеличения эффективности детектирования необходимо уменьшать ширину сверхпроводящей полоски, но стандартные методы (травление через резистивную маску) формирования узкой полоски (w~100 нм) в сверхпроводнике ограничены снизу масштабами порядка 70 нм, при этом выход годных структур не велик и составляет порядка 1%.
Увеличение эффективности детектирования, как отмечалось выше, можно достичь путем формирования предельно узкого канала проводимости при сохранении высоких сверхпроводящих параметров пленки. Облучение сформированного на диэлектрической подложке канала проводимости из нитрида ниобия потоком ускоренных частиц позволяет уменьшить его поперечное сечение. Облучение ускоренными частицами сформированного канала проводимости в атмосфере кислорода приводит к следующему:
1. Ускоренная частица (например, протон) упруго взаимодействует с атомами азота, отдавая свою энергию. В тех случаях, когда передаваемая при этом энергия превышает пороговую энергию смещения атомов азота, происходит их селективное удаление из материала. Следует отметить, что при облучении ускоренными протонами эффективность передачи энергии атомам азота значительно выше, чем атомам ниобия, из-за разницы в массах соответствующих атомов. Селективному удалению атомов азота в рассматриваемых процессах может также способствовать испарение атомов азота в вакуум с внешней поверхности материала по мере их выхода на поверхность.
2. Наличие избыточного кислорода к камере, где производится облучение, приводит к химическому взаимодействию атомов кислорода с атомами ниобия в тех местах, где в результате облучения возникли азотные вакансии в нитриде ниобия. Указанные выше процессы при облучении постепенно приводят к селективному замещению атомов азота на атомы кислорода в исходном нитриде ниобия.
Характерные времена, которые необходимы для требуемой степени замещения атомов азота атомами кислорода, определяются эмпирически и зависят от толщины пленки, энергии ускоренных частиц, плотности их потока и от парциального давления кислорода в вакуумной установке.
Локальное изменение химического состава приводит к возникновению различного рода искажений в кристаллической решетке облучаемого материала (нитрида ниобия) в силу значительных различий объемной плотности нитрида и оксида ниобия и может способствовать возникновению поликристалличности в исходно монокристаллическом материале. Как отмечалось выше, появление поликристалличности приводит к сильному разупорядочению сверхпроводника за счет возникновения межкристаллитовых состояний. Данные состояния становятся ощутимы в транспорте сверхтока, а именно сверхток через такие межкристалитовые связи может протекать туннельно либо обтекать их. Эффективно это приводит к искусственному заужению канала проводимости в каком-либо из сечений сверхпроводящей полоски. То есть сечение трубки тока после облучения становится меньше, что, собственно, и приводит к улучшению эффективности детектирования одиночных фотонов.
Как выяснилось, наиболее целесообразно в качестве ускоренных частиц использовать атомы водорода или протоны, атомы или ионы гелия, ионы или атомы кислорода или смеси перечисленных частиц. Именно при их использовании происходит превращение сверхпроводящего нитрида ниобия в несверхпроводящий материал или диэлектрик. Наиболее оптимально использовать ускоренные частицы с энергией от ~0,3 до 5,0 кэВ. Если использовать ускоренные частицы с энергией менее 0,3 кэВ, то эффект замещения атомов практически исчезает (при температурах облучения, близких к комнатным или более низких), так как энергии протонов будет не достаточно для смещения атомов азота в нитриде ниобия. Если использовать ускоренные частицы с энергией более 5,0 кэВ, то этот режим облучения может вызывать нежелательные разогрев и распыление облучаемого материала, а также интенсивную генерацию радиационных дефектов.
В качестве подложки целесообразно использовать материал, прозрачный в области рабочих длин волн детектора, поскольку формирование оптического согласования чувствительного элемента с излучением значительно упрощается, не требуя специальных устройств и материалов. Наиболее подходящим для этого среди известных материалов является лейкосапфир с полосой пропускания от видимого диапазона до 7 мкм с коэффициентом пропускания, равным 0,8.
Канал проводимости следует формировать толщиной не более 20 нм, но не менее толщины, приводящей к нарушению сплошности. При формировании канала проводимости толщиной более 20 нм процесс детектирования одиночных фотонов становится невозможен, так как канал проводимости в сечении полоски не является одномерным (d>ξ, где d - толщина пленки, а ξ - параметр порядка). При нарушении сплошности сопротивление канала проводимости будет резко возрастать, вплоть до потери сверхпроводящих свойств исходной пленки.
Канал проводимости из нитрида ниобия целесообразно выполнять с шириной не более 350 нм. При его выполнении более 350 нм процесс детектирования одиночных фотонов становится маловероятным. При ширине канала проводимости более 350 нм наблюдается переход работы детектора от однофотонного к мультифотонному режиму детектирования.
Сущность заявляемого способа изготовления сверхпроводниковых однофотонных детекторов поясняется примерами его реализации и чертежом, на котором представлена принципиальная схема процесса реализации способа.
Пример 1. В общем случае способ изготовления сверхпроводниковых однофотонных детекторов осуществляется следующим образом. На подложку 1, которая может быть выполнена из диэлектрика (в предпочтительном варианте из материала, прозрачного в области рабочих длин волн детектора, предпочтительно лейкосапфира), наносят любым из известных методов ультратонкую пленку нитрида ниобия 2 и далее формируют канал проводимости, например, по методу, описанному в [4]. Полученные заготовки помещают в рабочую камеру, содержащую источник ускоренных частиц. В зависимости от вида используемого источника создают в ней вакуум 10-4-10-6 и обеспечивают контролируемое натекание рабочего газа (например, водорода, гелия, или кислорода, или их смеси) или атмосферу из инертного газа и/или воздуха. В качестве ускоренных частиц могут быть использованы ионы или атомы. Например, протоны, атомы гелия, ионы или атомы кислорода или смеси перечисленных частиц. Заготовки облучают потоком ускоренных частиц с энергией от ~0,3 до 5,0 кэВ.
Под воздействием пучка ускоренных частиц происходит преобразование исходных свойств материала за счет селективного удаления атомов азота и замещения атомами кислорода, который всегда присутствует в рабочей камере, даже при высоком вакууме. В результате на подложке формируется проводящий канал из нитрида ниобия 2, окруженного слоем диэлектрика 3, имеющего сложный состав (NbNxOy).
Требуемый диапазон значений энергий и время облучения для осуществления технологического процесса, которое зависит от геометрических параметров сформированного канала проводимости из нитрида ниобия, определяется расчетным путем или экспериментально. В первом случае на основании справочных данных и теоретических моделей рассчитывается доля удаляемых атомов. Если в результате облучения частицами будет происходить значительное их удаление, то сверхпроводящие свойства из-за малого количества оставшихся атомов материнского вещества могут исчезнуть. Во втором случае оптимальная энергия ускоренных частиц и время экспозиции определяются экспериментально. Для этого подготовленные заготовки слоя требуемой толщины облучают потоком ускоренных частиц с различной энергией и получают дозные зависимости изменения требуемых свойств. Для этого на подложку наносят слой исходного вещества и осуществляют облучение с фиксированной дозой, после чего исследуют его свойства. На основании дозных зависимостей определяют оптимальную дозу облучения, которая необходима для достижения заданного уровня требуемых свойств.
В ряде случаев целесообразно использовать и расчетный, и экспериментальный методы определения оптимальных значений энергий частиц, необходимых для реализации способа. Сначала расчетным путем значение энергии частиц определяется приблизительно, а затем уточняется проведением предварительных экспериментов. Это позволяет сэкономить время и средства, необходимые для выбора вида и энергии ускоренных частиц для их использования в технологическом процессе формирования канала проводимости из нитрида ниобия.
В результате облучения однофотонных детекторов с низкими показателями в оптимальном режиме наблюдается:
1. Существенное увеличение квантовой эффективности, вплоть до теоретически возможной 30%.
2. Существенное расширение спектральной полосы до двух октав.
3. Существенный выход годных структур до 85%.
4. Уменьшение плотности тока и критической температуры.
Пример 2. Способ реализуется, как описано в примере 1, с использованием протонов в качестве частиц для облучения канала проводимости из нитрида ниобия в виде полосок из пленки. Для его реализации в вакуумной камере технологической установки на подложкодержателе устанавливали одну или несколько подложек, на которые был нанесен слой материала исходной пленки требуемой толщины. Вакуумная камера откачивалась сначала форвакуумным и турбомолекулярным насосом, а затем ионным до давления 10-6 Па. В качестве источника протонов использовали источник протонов с холодными электродами. На подложку, которая была выполнена из лейкосапфира, наносили полоски из нитрида ниобия толщиной 20 нм. Подложку помещали в вакуумную камеру технологической установки и облучали потоком ускоренных ионов водорода (протонов) с различными энергиями, при одинаковых временах экспозиции. Результаты представлены в таблице 1.
| Таблица 1. | ||
| N п.п. | Энергия ускоренных частиц, кэВ | Отношение квантовых эффективностей после и до облучения ускоренными частицами |
| 1 | 0,4 | 1,6 |
| 2 | 0,5 | 2,0 |
| 3 | 2 | 65 |
| 4 | 4,5 | 170 |
| 5 | 5 | 125 |
Пример 3. Способ реализовывался, как описано в примере 2.
Подложки помещали в вакуумную камеру технологической установки и облучали потоком ускоренных атомов водорода с различными энергиями, при одинаковых временах экспозиции. Результаты представлены в таблице 2.
| Таблица 2. | ||
| N п.п. | Энергия ускоренных частиц, кэВ | Отношение квантовых эффективностей после и до облучения ускоренными частицами |
| 1 | 0,4 | 2,2 |
| 2 | 0,5 | 4 |
| 3 | 2 | 70 |
| 4 | 4,5 | 180 |
| 5 | 5 | 135 |
Пример 4. Способ реализовывался, как описано в примере 3.
Подложки с нанесенными полосками из нитрида ниобия различной толщины помещали в вакуумную камеру технологической установки и облучали потоком ускоренных атомов водорода с различными энергиями, при одинаковых временах экспозиции. Результаты представлены в таблице 3.
| Таблица 3. | |||
| N п.п. | Энергия ускоренных частиц, кэВ | Толщина пленки, нм | Квантовая эффективность после облучения ускоренными частицами, % |
| 1 | 0,4 | 3,5 | 12 |
| 4,5 | 17 | ||
| 6 | 23 | ||
| 15 | 13 | ||
| 20 | 10 | ||
| 25 | 6 | ||
| 2 | 0,5 | 3,5 | 13 |
| 4,5 | 19 | ||
| 6 | 26 | ||
| 15 | 15 | ||
| 20 | 8 | ||
| 25 | 4 | ||
| 3 | 2 | 3,5 | 16 |
| 4,5 | 21 | ||
| 6 | 26 | ||
| 15 | 17 | ||
| 20 | 9 | ||
| 25 | 4 | ||
| 4 | 4,5 | 3,5 | 18 |
| 4,5 | 25 | ||
| 6 | 30 | ||
| 15 | 31 | ||
| 20 | 12 | ||
| 25 | 7 | ||
| 5 | 5 | 3,5 | 16 |
| 4,5 | 13 | ||
| 6 | 12 | ||
| 15 | 12 | ||
| 20 | 10 | ||
| 25 | 4 | ||
Пример 5. Способ реализовывался, как описано в примере 4.
Подложки с нанесенными полосками из нитрида ниобия различной ширины помещали в вакуумную камеру технологической установки и облучали потоком ускоренных атомов водорода с различными энергиями, при одинаковых временах экспозиции. Результаты представлены в таблице 4.
| Таблица 4. | |||
| N п.п. | Энергия ускоренных частиц, кэВ | ширина пленки, нм | Квантовая эффективность после облучения ускоренными частицами, % |
| 1 | 0,4 | 80 | 12 |
| 100 | 11 | ||
| 120 | 9 | ||
| 350 | <1 | ||
| 400 | 0 | ||
| 2 | 0,5 | 80 | 13 |
| 100 | 12 | ||
| 120 | 10 | ||
| 350 | <1 | ||
| 400 | 0 | ||
| 3 | 2 | 80 | 16 |
| 100 | 16 | ||
| 120 | 15 | ||
| 350 | 0.5 | ||
| 400 | <0.1 | ||
| 4 | 4,5 | 80 | 18 |
| 100 | 19 | ||
| 120 | 16 | ||
| 350 | 1 | ||
| 400 | <1 | ||
| 5 | 5 | 80 | 16 |
| 100 | 15 | ||
| 120 | 14 | ||
| 350 | <1 | ||
| 400 | <0.1 | ||
Кроме приведенных выше примеров реализации способа, авторами проводились аналогичные эксперименты с использованием в качестве ускоренных частиц атомов гелия, ионов или атомов кислорода. Поскольку полученные результаты незначительно отличались от приведенных выше, авторы сочли возможным не приводить их в описании заявленного способа.
Claims (5)
1. Способ изготовления сверхпроводниковых однофотонных детекторов, включающий формирование на диэлектрической подложке канала проводимости из нитрида ниобия с толщиной не более 20 нм, но не менее толщины, приводящей к нарушению сплошности, и с шириной не более 350 нм и его облучение потоком ускоренных частиц в присутствии кислорода.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ускоренных частиц используют протоны, атомы гелия, ионы или атомы кислорода или смеси перечисленных частиц.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют ускоренные частицы с энергией от 0,5 до 5,0 кэВ.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве подложки используют материал, прозрачный в области рабочих длин волн детектора.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве подложки используют лейкосапфир.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011124165/02A RU2476373C1 (ru) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Способ изготовления сверхпроводниковых однофотонных детекторов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011124165/02A RU2476373C1 (ru) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Способ изготовления сверхпроводниковых однофотонных детекторов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011124165A RU2011124165A (ru) | 2012-12-27 |
| RU2476373C1 true RU2476373C1 (ru) | 2013-02-27 |
Family
ID=49121355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011124165/02A RU2476373C1 (ru) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Способ изготовления сверхпроводниковых однофотонных детекторов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2476373C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2539771C1 (ru) * | 2013-09-10 | 2015-01-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ) | Способ изготовления сверхпроводникового детектора |
| RU2581405C1 (ru) * | 2015-02-05 | 2016-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ изготовления сверхпроводящих многосекционных оптических детекторов |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120187269B (zh) * | 2025-02-13 | 2025-11-21 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种基于离子辐照的超导薄膜及其器件热学性能调控方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4726890A (en) * | 1985-08-12 | 1988-02-23 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method of producing high Tc superconducting NbN films |
| JPH05346600A (ja) * | 1992-06-12 | 1993-12-27 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置とその製造方法 |
| RU2327253C2 (ru) * | 2006-08-15 | 2008-06-20 | Закрытое акционерное общество "Сверхпроводящие нанотехнологии" (ЗАО "Сконтел") | Быстродействующий сверхпроводниковый однофотонный детектор с полосковыми резисторами |
| US7791065B2 (en) * | 2005-06-07 | 2010-09-07 | Commissariat A L'energie Atomique | Ultrasensitive optical detector having a large temporal resolution and using a waveguide, and methods for producing said detector |
-
2011
- 2011-06-16 RU RU2011124165/02A patent/RU2476373C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4726890A (en) * | 1985-08-12 | 1988-02-23 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method of producing high Tc superconducting NbN films |
| JPH05346600A (ja) * | 1992-06-12 | 1993-12-27 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置とその製造方法 |
| US7791065B2 (en) * | 2005-06-07 | 2010-09-07 | Commissariat A L'energie Atomique | Ultrasensitive optical detector having a large temporal resolution and using a waveguide, and methods for producing said detector |
| RU2327253C2 (ru) * | 2006-08-15 | 2008-06-20 | Закрытое акционерное общество "Сверхпроводящие нанотехнологии" (ЗАО "Сконтел") | Быстродействующий сверхпроводниковый однофотонный детектор с полосковыми резисторами |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КОРНЕЕВА Ю.П. и др. Технология изготовления сверхпроводниковых однофотонных детекторов для ИК диапазона, Тезисы докладов 4-й Всероссийской конференции молодых ученых, Микро-нанотехнологии и их применение, Черноголовка, Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН, 2010, 22-24 ноября, с.61. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2539771C1 (ru) * | 2013-09-10 | 2015-01-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ) | Способ изготовления сверхпроводникового детектора |
| RU2581405C1 (ru) * | 2015-02-05 | 2016-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ изготовления сверхпроводящих многосекционных оптических детекторов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011124165A (ru) | 2012-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2662321B2 (ja) | 超低速クラスターイオンビームによる表面処理方法 | |
| EP0053912A1 (en) | Process for oxidising a metal sample | |
| US4483725A (en) | Reactive vapor deposition of multiconstituent material | |
| Bornholdt et al. | Characterization of the energy flux toward the substrate during magnetron sputter deposition of ZnO thin films | |
| US5145554A (en) | Method of anisotropic dry etching of thin film semiconductors | |
| Wilkinson et al. | Dry etching and sputtering | |
| Mondal et al. | Performance of a size-selected nanocluster deposition facility and in situ characterization of grown films by x-ray photoelectron spectroscopy | |
| JPS582022A (ja) | 薄膜形成方法 | |
| RU2476373C1 (ru) | Способ изготовления сверхпроводниковых однофотонных детекторов | |
| Ide-Ektessabi et al. | Ion beam processing of MgO thin films | |
| US5194119A (en) | Method of anisotropic dry etching of thin film semiconductors | |
| Min et al. | Redeposition of etch products on sidewalls during SiO2 etching in a fluorocarbon plasma. V. Effects of C∕ F ratio in plasma gases | |
| US5236537A (en) | Plasma etching apparatus | |
| Chau et al. | New approach to low temperature deposition of high‐quality thin films by electron cyclotron resonance microwave plasmas | |
| Ageev et al. | Electron-stimulated desorption of cesium atoms from cesium layers adsorbed on gold-covered tungsten | |
| JPS6113634A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| Aktas et al. | Hydrogen discharges operating at atmospheric pressure in a semiconductor gas discharge system | |
| Ide-Ektessabi et al. | Ion beam-assisted deposition of magnesium oxide thin film for PDP applications | |
| JP2868526B2 (ja) | 酸化物高温超伝導体の薄い層の製造方法及び製造装置 | |
| JPS58153775A (ja) | 薄膜の製造方法 | |
| Nishizawa et al. | Low-temperature deposition of SiO2 films using plasma-enhanced oxygen with reduction of oxygen-originated damage | |
| Nyaiesh et al. | The effects of gas composition on discharge and deposition characteristics when magnetron sputtering aluminium | |
| JPH04285154A (ja) | 炭素薄膜の作成方法 | |
| Shao et al. | Synchrotron‐Radiation‐Excited Etching of Silicon Wafer Enhanced by Disk‐Shaped CF 4 Plasma | |
| Shimada et al. | SiC x-ray lithography mask fabricated by electron cyclotron resonance plasma source coupled with divided microwaves |