[發(fā)明專利]一種基于特殊摻雜的超導(dǎo)鈮薄膜材料的納米線單光子探測(cè)器的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210406138.2
• 申請(qǐng)日: 2012-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN102916083A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康琳;郟濤;賈小氫;張蠟寶;吳培亨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18;C23C14/35;C23C14/18;C23C14/06;C23C14/54
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 夏雪

1.一種基于特殊摻雜的超導(dǎo)鈮薄膜材料的納米線單光子探測(cè)器的制備方法，包括如下步驟：

(1)將基片依次放入丙酮溶液、酒精溶液和去離子水中超聲清洗并吹干；

(2)將清洗好的基片送入磁控濺射設(shè)備的副室，進(jìn)行Ar離子洗；

(3)將Ar離子洗后的基片送入磁控濺射設(shè)備的主室，在磁控濺射設(shè)備的主室安裝有特殊摻雜的Nb靶材，該Nb靶材各成分質(zhì)量百分比分別為Nb：99.6%，Al：0.2%，F(xiàn)e：0.12%,，Si：0.05%，Ti：0.02%，Cr：0.01%，通過直流磁控濺射的方式生長(zhǎng)特殊摻雜的超導(dǎo)Nb薄膜；

(4)在步驟(3)加工后的樣品的表面旋涂電子束抗蝕劑，然后對(duì)電子束抗蝕劑進(jìn)行電子束光刻，在電子束抗蝕劑上繪制出寬度小于或等于100nm的線條圖形；

(5)用反應(yīng)離子刻蝕的方式進(jìn)行刻蝕，將所述線條圖形轉(zhuǎn)移到Nb薄膜上，形成Nb納米線條；

(6)清洗殘留的電子束抗蝕劑，并在樣品的表面旋涂光刻膠，通過深紫外曝光的方式在光刻膠上形成電極圖形；

(7)生長(zhǎng)電極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于特殊摻雜的超導(dǎo)鈮薄膜材料的納米線單光子探測(cè)器的制備方法，其特征在于：所述基片雙面拋光。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于特殊摻雜的超導(dǎo)鈮薄膜材料的納米線單光子探測(cè)器的制備方法，其特征在于：在所述步驟(3)和步驟(4)之間還包括如下步驟：通過交流磁控濺射的方式在Nb薄膜表面生長(zhǎng)AlN保護(hù)薄膜。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于特殊摻雜的超導(dǎo)鈮薄膜材料的納米線單光子探測(cè)器的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中，直流磁控濺射生長(zhǎng)Nb薄膜的條件是：背景氣壓小于2×10^-5Pa，工作氣體是氬氣，氬氣的流量是40sccm，濺射氣壓是0.4Pa，濺射電流是0.4A，濺射電壓為337~340V，濺射時(shí)間是5~10s。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種基于特殊摻雜的超導(dǎo)鈮薄膜材料的納米線單光子探測(cè)器的制備方法，其特征在于：交流磁控濺射生長(zhǎng)AlN保護(hù)薄膜的條件是：在磁控濺射設(shè)備的主室安裝有純度為99.999%的Al靶材，背景氣壓小于2×10^-5Pa，工作氣體是氮?dú)?，氮?dú)獾牧髁渴?0sccm，濺射氣壓是0.27Pa，濺射功率是80W，濺射時(shí)間是5s。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于特殊摻雜的超導(dǎo)鈮薄膜材料的納米線單光子探測(cè)器的制備方法，其特征在于：所述電子束抗蝕劑為聚甲基丙烯酸甲酯，厚度為50nm，所述線條圖形的寬度為50nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于特殊摻雜的超導(dǎo)鈮薄膜材料的納米線單光子探測(cè)器的制備方法，其特征在于：所述步驟(5)中，進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕的刻蝕氣體為SF₆和CHF₃，氣體壓強(qiáng)為4Pa，時(shí)間為30s，反應(yīng)離子刻蝕機(jī)的功率為100W，刻蝕速率為2nm/s，SF₆和CHF₃的流量分別為40sccm和10sccm。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種基于特殊摻雜的超導(dǎo)鈮薄膜材料的納米線單光子探測(cè)器的制備方法，其特征在于：所述步驟(7)中，通過直流磁控濺射的方式先生長(zhǎng)Nb薄膜再生長(zhǎng)Au薄膜，所述Nb薄膜和Au薄膜作為電極。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種基于特殊摻雜的超導(dǎo)鈮薄膜材料的納米線單光子探測(cè)器的制備方法，其特征在于：所述步驟(7)中，生長(zhǎng)Nb薄膜的條件是：在磁控濺射設(shè)備的主室安裝有純度不低于99.6%的Nb靶材，背景氣壓小于2×10^-5Pa，工作氣體是氬氣，氬氣的流量是40sccm，濺射氣壓是0.4Pa，濺射電流是0.4A，濺射電壓為337~340V，濺射時(shí)間是200s。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種基于特殊摻雜的超導(dǎo)鈮薄膜材料的納米線單光子探測(cè)器的制備方法，其特征在于：所述步驟(7)中，生長(zhǎng)Au薄膜的條件是：在磁控濺射設(shè)備的主室安裝有純度為99.999%的Au靶材，背景氣壓小于2×10^-5Pa，工作氣體是氬氣，氬氣的流量是40sccm，濺射氣壓是0.8Pa，濺射功率是80W，濺射時(shí)間是100s。