Präparation und Charakterisierung von kleinen Nb-Al-Al$_{2}$O$_{3}$-Nb-Tunnelkontakten

Heumann, D.

Book/Report

FZJ-2018-03589

Präparation und Charakterisierung von kleinen Nb-Al-Al$_{2}$O$_{3}$-Nb-Tunnelkontakten

Heumann, D. (Corresponding author)FZJ*

1991
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 2520, 82 p. (1991)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/19011

Report No.: Juel-2520

Abstract: Josephson-Kontakte, die auf Supraleiter-Isolator-Supraleiter-Kontakten (kurz SIS-Kontakten) basieren, können vielfältig in verschiedenen Anwendungen wie Magnetfeldsensoren, Mischern, Verstärkern und in digitalen Schaltungen verwendet werden. Insbesondere bei digitalen Schaltungen, angefangen bei einfachen Gattern bis zu kompletten Mikroprozessoren, ist aber eine hohe Reproduzierbarkeit der Kontakte, eine hohe Integrationsdichte und eine einfache Prozeßführungmit wenigen Prozeßschritten notwendig . Dies trifft insbesondere dann zu, wenn man die große Konkurrenz durch herkömmliche Si- und aufstrebende GaAs-Technologie in Betracht zieht. Vorteilhaft für die Nb-Technologie im Vergleich mit der Si- und GaAs-Technologie ist der geringere Energieverbrauch und die kurzen Schaltzeiten von wenigen Picosekunden. Beides ist wichtig für eine hohe Integration (wegen der hohen Wärmeentwicklung mußte man in der Si-Technik von den schnelleren bipolaren- zu den langsameren und sparsameren CMOS-Schaltkreisen übergehen) und eine hohe Taktfrequenz (Josephson-Elemente: Taktfrequenzen im unteren GHz-Bereich üblich und bis in THz-Bereich mit RSFQ-Logik möglich) der benötigten Bauteile. Die extrem hohen Taktfrequenzen, die geforderte hohe Integration sowie der Zwang zu kleinen Verlustleistungen zwingen zum Bau von sehr kleinen, möglichst sub-pm-Kontakten mit niedrigen RC-Werten. In dieser Arbeit wurde versucht, gut reproduzierbare, zwei bis 800 $\mu$m$^{2}$ große Josephson-Kontakte aus Nb-Al-Al$_{2}$O$_{3}$/Nb zu präparieren. Die Herstellungsprozesse sollten hierbei möglichst einfach sein und keine naßchemischen Prozeßschritte verwenden. Hierfür wurden geshuntete Josephson-Kontakte und nicht geshuntete, insitu hergestellte Josephson-Kontakte präpariert.

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