Untersuchungen an Supraleiter-Halbleiter Hybridbauelementen im System Niob/Silizium

Becker, T.

Book/Report

FZJ-2018-06655

Untersuchungen an Supraleiter-Halbleiter Hybridbauelementen im System Niob/Silizium

Becker, T. (Corresponding author)FZJ*

1994
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 2905, 134 p. (1994)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/20148

Report No.: Juel-2905

Abstract: Die vorliegende Arbeit beschreibt die Untersuchungen an Supraleiter-Halbleiter Hybridbauelementen im System Niob/Silizium. Dabei wurde sowohl die Verwendung beider Schichtsysteme innerhalb eines Bauelements als auch die Möglichkeit der Integration diskreter supraleitender und halbleitender Bauelemente auf einem Substrat experimentell untersucht und diskutiert. $\underline{Bauelemente}$ $\underline{bestehend}$ $\underline{aus}$ $\underline{beiden}$ $\underline{Schichtsystemen}$: Die Verwendung eines Supraleiters als Metallisierung einer Schottkydiode führt aufgrund der Energielücke des Supraleiters beim Betrieb unterhalb einer Sprungtemperatur zu einer ausgeprägten Nichtlinearität der Kennlinie einer solchen Super-Schottkydiode. Die Nichtlinearität macht solche Dioden zu geeigneten Bauelementen für Mischer und Detektoren. Es wurden Steilheiten von 1500 V$^{-1}$ bei 4,2 K erreicht (zum Vergleich die Steilheit einer konventionelen Schottkydiode bei 4,2 K: S = 276 V$^{-1}$). Die äquivalente Rauschleistung betrug NEP = 2 $\cdot$ 10$^{-15}$ W/$\sqrt{Hz}$b gegenüber 2,5 $\cdot$ 10$^{-14}$ W/$\sqrt{Hz}$ bei der konventionellen Schottkydiode. Durch Erniedrigen der Betriebstemperatur läßt sich die Empfindlichkeit der Super-Schottkydioden noch weiter erhöhen. Als Grundlage für supraleitende Feldeffekttransistoren (SuFETs) wurden Supraleiter-Halbleiter-Supraleiter Proximityeffektkontakte hergestellt. Dazu wurde das Siliziumsubstrat an der Oberfläche lokal hoch dotiert. Da die Kohärenzlänge der Cooperpaare in dem Halbleiter von der Größenordnung 10 nm ist, liegt die zulässige Kanallängen kleiner 80 nm realisiert werden. Die Strukturierung erfolgte im Lift-off Prozeß, um eine Ätzschädigung des Kanalbereichs zu vermeiden. [...]

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