[发明专利]一种基于特殊掺杂的超导铌薄膜材料的纳米线单光子探测器的制备方法

权利要求书

1.一种基于特殊掺杂的超导铌薄膜材料的纳米线单光子探测器的制备方法，包括如下步骤：

(1)将基片依次放入丙酮溶液、酒精溶液和去离子水中超声清洗并吹干；

(2)将清洗好的基片送入磁控溅射设备的副室，进行Ar离子洗；

(3)将Ar离子洗后的基片送入磁控溅射设备的主室，在磁控溅射设备的主室安装有特殊掺杂的Nb靶材，该Nb靶材各成分质量百分比分别为Nb：99.6%，Al：0.2%，Fe：0.12%,，Si：0.05%，Ti：0.02%，Cr：0.01%，通过直流磁控溅射的方式生长特殊掺杂的超导Nb薄膜；

(4)在步骤(3)加工后的样品的表面旋涂电子束抗蚀剂，然后对电子束抗蚀剂进行电子束光刻，在电子束抗蚀剂上绘制出宽度小于或等于100nm的线条图形；

(5)用反应离子刻蚀的方式进行刻蚀，将所述线条图形转移到Nb薄膜上，形成Nb纳米线条；

(6)清洗残留的电子束抗蚀剂，并在样品的表面旋涂光刻胶，通过深紫外曝光的方式在光刻胶上形成电极图形；

(7)生长电极。

2.根据权利要求1所述一种基于特殊掺杂的超导铌薄膜材料的纳米线单光子探测器的制备方法，其特征在于：所述基片双面抛光。

3.根据权利要求1所述一种基于特殊掺杂的超导铌薄膜材料的纳米线单光子探测器的制备方法，其特征在于：在所述步骤(3)和步骤(4)之间还包括如下步骤：通过交流磁控溅射的方式在Nb薄膜表面生长AlN保护薄膜。

4.根据权利要求1所述一种基于特殊掺杂的超导铌薄膜材料的纳米线单光子探测器的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，直流磁控溅射生长Nb薄膜的条件是：背景气压小于2×10^-5Pa，工作气体是氩气，氩气的流量是40sccm，溅射气压是0.4Pa，溅射电流是0.4A，溅射电压为337~340V，溅射时间是5~10s。

5.根据权利要求3所述一种基于特殊掺杂的超导铌薄膜材料的纳米线单光子探测器的制备方法，其特征在于：交流磁控溅射生长AlN保护薄膜的条件是：在磁控溅射设备的主室安装有纯度为99.999%的Al靶材，背景气压小于2×10^-5Pa，工作气体是氮气，氮气的流量是20sccm，溅射气压是0.27Pa，溅射功率是80W，溅射时间是5s。

6.根据权利要求1所述一种基于特殊掺杂的超导铌薄膜材料的纳米线单光子探测器的制备方法，其特征在于：所述电子束抗蚀剂为聚甲基丙烯酸甲酯，厚度为50nm，所述线条图形的宽度为50nm。

7.根据权利要求1所述一种基于特殊掺杂的超导铌薄膜材料的纳米线单光子探测器的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中，进行反应离子刻蚀的刻蚀气体为SF₆和CHF₃，气体压强为4Pa，时间为30s，反应离子刻蚀机的功率为100W，刻蚀速率为2nm/s，SF₆和CHF₃的流量分别为40sccm和10sccm。

8.根据权利要求3所述一种基于特殊掺杂的超导铌薄膜材料的纳米线单光子探测器的制备方法，其特征在于：所述步骤(7)中，通过直流磁控溅射的方式先生长Nb薄膜再生长Au薄膜，所述Nb薄膜和Au薄膜作为电极。

9.根据权利要求8所述一种基于特殊掺杂的超导铌薄膜材料的纳米线单光子探测器的制备方法，其特征在于：所述步骤(7)中，生长Nb薄膜的条件是：在磁控溅射设备的主室安装有纯度不低于99.6%的Nb靶材，背景气压小于2×10^-5Pa，工作气体是氩气，氩气的流量是40sccm，溅射气压是0.4Pa，溅射电流是0.4A，溅射电压为337~340V，溅射时间是200s。

10.根据权利要求8所述一种基于特殊掺杂的超导铌薄膜材料的纳米线单光子探测器的制备方法，其特征在于：所述步骤(7)中，生长Au薄膜的条件是：在磁控溅射设备的主室安装有纯度为99.999%的Au靶材，背景气压小于2×10^-5Pa，工作气体是氩气，氩气的流量是40sccm，溅射气压是0.8Pa，溅射功率是80W，溅射时间是100s。