[发明专利]一种改善超导钛-铌薄膜接触电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种改善超导钛‑铌薄膜接触电极的制备方法，具有这样的特征：包括步骤如下：步骤S1、在做好超导钛薄膜图形的衬底上用光刻技术形成所需超导铌薄膜电路的光刻胶反转图形。步骤S2、沉积缓冲层钛薄膜，原位再沉积超导铌薄膜，形成钛铌双层膜。步骤S3、利用剥离工艺去除光刻胶及其上面的钛铌双层膜，形成钛铌双层膜的图形。本发明在超导钛‑铌薄膜之间沉积一层缓冲层钛薄膜，可有效阻隔铌薄膜内的杂质分子向超导钛薄膜扩散，进而保持超导钛薄膜的超导特性稳定。

技术领域

本发明属于超导电子器件技术领域，涉及一种超导电子器件的制备方法，尤其涉及一种改善超导钛-铌薄膜接触电极的制备方法。

背景技术

超导相变边缘探测器在毫米波到高能射线的广阔电磁波段均展现出超高的灵敏度，已广泛应用于天文观测、量子信息和生物成像等领域。超导测温体是超导相变边缘探测器中的核心元件，用于吸收外来辐射信号，一般由一块厚度几十纳米，面积几十到几百平方微米的超导薄膜构成；为了读取超导测温体的输出信号，还需要引线连接测温体，用于测量输出信号。

在实际应用中，受到探测器工作机制和制冷技术的限制，超导钛薄膜成为为数不多的超导测温体候选材料之一，而测温体的信号引线一般采用工艺成熟、性能稳定的超导铌薄膜。但是钛和铌都是吸附性材料，特别是钛的化学性质活泼，对氢、氧、氮、一氧化碳等分子具有很强的吸附作用(很强的结合能)，当钛薄膜与引线层铌薄膜直接接触时，由于钛薄膜具有更强的吸附性，铌薄膜中的氢、氧、水、一氧化碳和二氧化碳等分子会逐渐扩散到钛薄膜中，影响钛薄膜的纯度、微结构，导致钛膜的超导转变温度降低，转变宽度增加，进而恶化器件的性能，之前已有多个研究组发现了该问题(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)。因此开发一种改善超导钛-铌薄膜接触电极的方法具有实际应用价值。

发明内容

针对以上现有技术的缺点，本发明提供一种改善超导钛-铌薄膜接触电极的制备,用于解决现有技术中由于钛的强吸附性，而导致钛-铌接触电极内铌薄膜中的杂质分子扩散到钛薄膜中，进而恶化钛薄膜超导特性和探测器性能的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种改善超导钛-铌薄膜接触电极的制备方法，具有这样的特征：包括步骤如下：

步骤S1、在做好超导钛薄膜图形的衬底上用光刻技术形成所需超导铌薄膜电路的光刻胶反转图形。具体的，光刻胶形成在超导钛薄膜上面以及衬底上面，形成的光刻胶反转图形包括钛-铌接触电极图形，即位于超导钛薄膜上、未被光刻胶覆盖的区域。当然，光刻胶反转图形还包括周围的引线电路图形，即由衬底上面的光刻胶所围成的区域。

步骤S2、沉积缓冲层钛薄膜，原位再沉积超导铌薄膜，形成钛铌双层膜。

步骤S3、利用剥离工艺去除光刻胶及其上面的钛铌双层膜，形成钛铌双层膜的图形。超导钛薄膜图形与钛铌双层膜的图形构成具有超导钛薄膜-缓冲层钛薄膜-超导铌薄膜结构的钛-铌薄膜接触电极。

进一步，本发明提供一种改善超导钛-铌薄膜接触电极的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤S2包括以下步骤：S21、将步骤S1处理后的衬底载入镀膜真空腔，对镀膜真空腔抽真空至背景压力；S22、沉积缓冲层钛薄膜；S23、不破坏上述镀膜真空腔的真空环境，并对镀膜真空腔抽真空至S21的背景压力，再沉积超导铌薄膜。

进一步，本发明提供一种改善超导钛-铌薄膜接触电极的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，衬底为硅衬底、石英衬底、蓝宝石衬底或氧化镁衬底。

进一步，本发明提供一种改善超导钛-铌薄膜接触电极的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，光刻胶为用于剥离工艺的单层光刻胶或者双层光刻胶。