[發(fā)明專利]一種改善超導(dǎo)鈦-鈮薄膜接觸電極的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010952813.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN111969102B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王爭;張文;鐘家強(qiáng);史生才
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)
• 主分類號(hào): H10N60/01
• 分類號(hào): H10N60/01
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 劉佳慧

本發(fā)明公開了一種改善超導(dǎo)鈦?鈮薄膜接觸電極的制備方法，具有這樣的特征：包括步驟如下：步驟S1、在做好超導(dǎo)鈦薄膜圖形的襯底上用光刻技術(shù)形成所需超導(dǎo)鈮薄膜電路的光刻膠反轉(zhuǎn)圖形。步驟S2、沉積緩沖層鈦薄膜，原位再沉積超導(dǎo)鈮薄膜，形成鈦鈮雙層膜。步驟S3、利用剝離工藝去除光刻膠及其上面的鈦鈮雙層膜，形成鈦鈮雙層膜的圖形。本發(fā)明在超導(dǎo)鈦?鈮薄膜之間沉積一層緩沖層鈦薄膜，可有效阻隔鈮薄膜內(nèi)的雜質(zhì)分子向超導(dǎo)鈦薄膜擴(kuò)散，進(jìn)而保持超導(dǎo)鈦薄膜的超導(dǎo)特性穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超導(dǎo)電子器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超導(dǎo)電子器件的制備方法，尤其涉及一種改善超導(dǎo)鈦-鈮薄膜接觸電極的制備方法。

背景技術(shù)

超導(dǎo)相變邊緣探測(cè)器在毫米波到高能射線的廣闊電磁波段均展現(xiàn)出超高的靈敏度，已廣泛應(yīng)用于天文觀測(cè)、量子信息和生物成像等領(lǐng)域。超導(dǎo)測(cè)溫體是超導(dǎo)相變邊緣探測(cè)器中的核心元件，用于吸收外來輻射信號(hào)，一般由一塊厚度幾十納米，面積幾十到幾百平方微米的超導(dǎo)薄膜構(gòu)成；為了讀取超導(dǎo)測(cè)溫體的輸出信號(hào)，還需要引線連接測(cè)溫體，用于測(cè)量輸出信號(hào)。

在實(shí)際應(yīng)用中，受到探測(cè)器工作機(jī)制和制冷技術(shù)的限制，超導(dǎo)鈦薄膜成為為數(shù)不多的超導(dǎo)測(cè)溫體候選材料之一，而測(cè)溫體的信號(hào)引線一般采用工藝成熟、性能穩(wěn)定的超導(dǎo)鈮薄膜。但是鈦和鈮都是吸附性材料，特別是鈦的化學(xué)性質(zhì)活潑，對(duì)氫、氧、氮、一氧化碳等分子具有很強(qiáng)的吸附作用(很強(qiáng)的結(jié)合能)，當(dāng)鈦薄膜與引線層鈮薄膜直接接觸時(shí)，由于鈦薄膜具有更強(qiáng)的吸附性，鈮薄膜中的氫、氧、水、一氧化碳和二氧化碳等分子會(huì)逐漸擴(kuò)散到鈦薄膜中，影響鈦薄膜的純度、微結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鈦膜的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度降低，轉(zhuǎn)變寬度增加，進(jìn)而惡化器件的性能，之前已有多個(gè)研究組發(fā)現(xiàn)了該問題(Ding et al.,IEEETrans.Appl.Supercond.27(4),2100204,2017和Boris S.Karasik et al.,IEEETransactions on Terahertz Science and Technology,25(1),16,2015)。因此開發(fā)一種改善超導(dǎo)鈦-鈮薄膜接觸電極的方法具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種改善超導(dǎo)鈦-鈮薄膜接觸電極的制備,用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于鈦的強(qiáng)吸附性，而導(dǎo)致鈦-鈮接觸電極內(nèi)鈮薄膜中的雜質(zhì)分子擴(kuò)散到鈦薄膜中，進(jìn)而惡化鈦薄膜超導(dǎo)特性和探測(cè)器性能的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種改善超導(dǎo)鈦-鈮薄膜接觸電極的制備方法，具有這樣的特征：包括步驟如下：

步驟S1、在做好超導(dǎo)鈦薄膜圖形的襯底上用光刻技術(shù)形成所需超導(dǎo)鈮薄膜電路的光刻膠反轉(zhuǎn)圖形。具體的，光刻膠形成在超導(dǎo)鈦薄膜上面以及襯底上面，形成的光刻膠反轉(zhuǎn)圖形包括鈦-鈮接觸電極圖形，即位于超導(dǎo)鈦薄膜上、未被光刻膠覆蓋的區(qū)域。當(dāng)然，光刻膠反轉(zhuǎn)圖形還包括周圍的引線電路圖形，即由襯底上面的光刻膠所圍成的區(qū)域。

步驟S2、沉積緩沖層鈦薄膜，原位再沉積超導(dǎo)鈮薄膜，形成鈦鈮雙層膜。

步驟S3、利用剝離工藝去除光刻膠及其上面的鈦鈮雙層膜，形成鈦鈮雙層膜的圖形。超導(dǎo)鈦薄膜圖形與鈦鈮雙層膜的圖形構(gòu)成具有超導(dǎo)鈦薄膜-緩沖層鈦薄膜-超導(dǎo)鈮薄膜結(jié)構(gòu)的鈦-鈮薄膜接觸電極。

進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種改善超導(dǎo)鈦-鈮薄膜接觸電極的制備方法，還可以具有這樣的特征：其中，步驟S2包括以下步驟：S21、將步驟S1處理后的襯底載入鍍膜真空腔，對(duì)鍍膜真空腔抽真空至背景壓力；S22、沉積緩沖層鈦薄膜；S23、不破壞上述鍍膜真空腔的真空環(huán)境，并對(duì)鍍膜真空腔抽真空至S21的背景壓力，再沉積超導(dǎo)鈮薄膜。

進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種改善超導(dǎo)鈦-鈮薄膜接觸電極的制備方法，還可以具有這樣的特征：其中，襯底為硅襯底、石英襯底、藍(lán)寶石襯底或氧化鎂襯底。

進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種改善超導(dǎo)鈦-鈮薄膜接觸電極的制備方法，還可以具有這樣的特征：其中，光刻膠為用于剝離工藝的單層光刻膠或者雙層光刻膠。