不同濺射條件影響Si基Nb膜微觀結構的探究

王立萍，張學鋒，楊 晨

(1.東北大學理學院，遼寧 沈陽 110819；2.中國科學院沈陽科學儀器股份有限公司，遼寧 沈陽 110179)

1 引言

Nb具有耐腐蝕、良好的延展性、穩定的低溫超導性能[1]，被廣泛應用于多種超導電子器件中[2]，如超導量子干涉裝置、快速單通量量子邏輯電路等。在多層薄膜納米尺寸量子器件的制備中，制備出表面均勻，結晶性能優越的Nb膜是成功做出量子器件的第一步。Nb膜表面形貌的均勻平整，會對之后的絕緣層的完整性和連續性有不可忽視的影響，所以選擇高效穩定的鍍膜方式是制備出Nb膜和超導量子器件的關鍵?，F在制備薄膜的方式有很多種，熱蒸發、電子束蒸發、磁控濺射等[3]。

由于磁控濺射具有轟擊粒子能量高，能夠制備出致密性和均勻性好的薄膜，本實驗采用直流磁控濺射技術制備Nb膜[4]。磁控濺射技術中，濺射功率、工作氣壓、基底的溫度等工藝參數都會對薄膜的微觀結構造成很大的影響，本文在保持真空度、工作氣壓不變的情況下，采用90W、150W兩種濺射功率，通過SEM，EDS對Nb薄膜表面形貌進行了分析，研究結果表明，濺射功率過低會引起薄膜表面出現空洞，顆粒較大，隨著功率的增加，薄膜的均勻性得到了提高，所以選擇適當的濺射功率是十分重要的。另外基片溫度對薄膜的晶體生長也有很重要的影響，通過XRD技術對薄膜的擇優取向進行了分析，溫度越高，Nb膜的擇優取向越明顯。

2 實驗

2.1 直流磁控濺射Nb膜

本實驗采用JGP560型超高真空多功能磁控濺射鍍膜設備制備Nb膜[5]?！?br>