10.05.2015
216.013.4b2a

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ МИКРОМОСТИКОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к приборам с использованием сверхпроводимости, в частности к приборам с переходом между различными материалами с использованием эффекта Джозефсона. Указанный результат достигается тем, что предложен способ формирования тонкопленочных микромостиков, в котором наносят сверхпроводящий материал на подложку через маску, при этом в качестве маски используют пластины из тугоплавких материалов заданной геометрии, между остриями пластин при начальной фиксированной температуре T формируют величину первичного фиксированного зазора d и его геометрию, рассчитывают величину вторичного зазора, получаемой ширины микромостика d в зависимости от конечной фиксированной температуры T по формуле d=d-{αL(T-T)+αL(T-T)}-α{(L+L+d)(T-T)}, где: L - расстояние от линии фиксации первой пластины до зазора, L - расстояние от линии фиксации второй пластины до зазора, T - начальная фиксированная температура, T - конечная фиксированная температура, α - температурный коэффициент теплового расширения первой тугоплавкой пластины, α - температурный коэффициент теплового расширения второй тугоплавкой пластины, α - температурный коэффициент теплового расширения подложки, затем производят: нагрев, напыление или лазерную абляцию сверхпроводящего материала фиксированной длительности t и фиксированной энергии E, определяющих конечную фиксированную температуру T. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к приборам с использованием сверхпроводимости, в частности к приборам с переходом между различными материалами с использованием эффекта Джозефсона.

Известен способ получения металлических микромостиков а.с. СССР №1485970, включающий электрохимическое травление металлического кристалла до образования узкого перешейка, соединяющего два массивных электрода, при этом перешеек расплавляют проходящим через него в режиме заданного напряжения током и выдерживают в расплавленном состоянии до уменьшения его размеров до заданной величины. Недостатком данного метода является невозможность его применения для сверхпроводимых микромостиков, поскольку при температуре плавления ВТСП пленок деградируют сверхпроводящие свойства и технологически трудно установить однозначную зависимость между толщиной микромостика и временем его плавления.

Известен способ формирования пленочных микромостиков из высокотемпературных сверхпроводников, патент РФ №2080693, включающий нанесение пленки высокотемпературного сверхпроводника и формирование в ней путем фотолитографии дорожки со слабой связью, при этом формирование слабой связи осуществляют облучением поперек дорожки сфокусированным электронным лучом с дозой облучения не менее 5*1019 см-2.

Недостатком данного решения является технологически трудно осуществимое регулирование параметров токов микромостика в зависимости от дозы облучения.

Кроме того, известно три традиционных метода формирования сверхпроводящих тонкопленочных микромостиков: фотолитография, ионно-лучевая литография, лазерное скрайбирование. При первом методе сверхпроводящая пленка подвергается химическому и термическому воздействию, что влияет на сверхпроводящие свойства микромостика, а сам процесс фотолитографии достаточно длительный и требует применения специальных масок, реактивов, обученного персонала. При втором методе требуется наличие сложного дорогостоящего оборудования и специальных масок. При лазерном скрайбировании сфокусированный лазерный луч оставляет следы реза на подложках и они становятся непригодными для повторного использования. Для этого их необходимо заново шлифовать и полировать.

Задачей настоящего изобретения является улучшение: технологичности, воспроизводимости, точности - получения заданных токов сверхпроводящих тонкопленочных микромостиков.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ формирования тонкопленочных микромостиков, в котором наносят сверхпроводящий материал на подложку через маску, при этом в качестве маски используют пластины из тугоплавких материалов заданной геометрии, между остриями пластин при начальной фиксированной температуре T1 формируют величину первичного фиксированного зазора d1 и его геометрию, рассчитывают величину вторичного зазора, получаемой ширины микромостика d2 в зависимости от конечной фиксированной температуры T2 по формуле

d2=d1-{α1L1(T2-T1)+α2L2(T2-T1)}-α3{(L1+L2+d1)(T2-T1)},

где:

L1 - расстояние от линии фиксации первой пластины до зазора,

L2 - расстояние от линии фиксации второй пластины до зазора,

T1 - начальная фиксированная температура,

T2 - конечная фиксированная температура,

α1 - температурный коэффициент теплового расширения первой тугоплавкой пластины,

α2 - температурный коэффициент теплового расширения второй тугоплавкой пластины,

α3 - температурный коэффициент теплового расширения подложки, затем производят: нагрев, напыление или лазерную абляцию сверхпроводящего материала фиксированной длительности t и фиксированной энергии E, определяющих конечную фиксированную температуру T2.

Кроме того, при оптимальным варианте реализации способа пластины из тугоплавких материалов шлифуются под углом 15-30 градусов в месте образования микромостика, при этом шлифовка осуществляется только с одной стороны плоскопараллельной пластины.

Заявляемый способ заключается в том, что на подложке непосредственно формируется готовый микромостик или микромостики в той области, где необходимо исследовать свойства сверхпроводящей пленки или изготовить джозефсоновский переход. Над подложкой в требуемом месте, на которую напыляется сверхпроводящая пленка, с помощью специального нихромового держателя закрепляются затеняющие заостренные тонкие пластинки из плавленого кварца или оксида алюминия, как показано на фиг.1. Между остриями пластин выставляется микрозазор, такой что при температуре напыления 800-840°C с учетом термического расширения материала он будет соответствовать требуемому размеру формируемого сверхпроводящего мостика (фиг.2). Чтобы свести к минимуму уход толщины и размера мостика, тонкие пластинки плавленого кварца или оксида алюминия шлифуются тонким абразивом как ножи под углом 15-30 градусов в месте образования микромостика. Шлифовка осуществляется только с одной стороны плоскопараллельной пластинки. При такой подготовке их очень легко выставлять на подложку под измерительным микроскопом.

Способ позволяет формировать микромостики различной ширины от 2 мкм до 1 мм. Для примера на фиг.3-5 показаны фотографии микромостиков шириной 130, 40 и 15 мкм соответственно без ножевых шлифов.

Экспериментально обнаружено, что первичный зазор, выставленный между остриями пластин, оказывается больше, чем ширина сформированного микромостика, что связано с расширением материала экранирующих пластин при нагреве в печи вакуумной напылительной камеры, в результате чего зазор уменьшается. Такое термическое расширение пластин позволяет выращивать более узкие микромостики шириной порядка единиц микрометров.

Дополнительное расширение можно рассчитать по формуле

где α - температурный коэффициент теплового расширения; x0 - межатомное расстояние в положении равновесия; <x> - среднее межатомное расстояние при температуре T; g - коэффициент ангармоничности; β - коэффициент квазиупругой силы; kb - постоянная Больцмана.

В таблице 1 представлены коэффициенты линейного теплового расширения пластин монокристаллического и поликристаллического оксида алюминия.

Таблица 1.
Кристалл Диапазон температур, °C Коэффициенты линейного расширения
α1, град-1 α2, град-1 α3, град-1
Al2O3 - анизотропный кристалл 20÷50 6,66·10-6 5,0·10-6 5,0·10-6
52÷677 6,58·10-6 5,42·10-6 5,42·10-6
20÷1000 9,03·10-6 - -
Al2O3 - изотропный материал 20÷1000 8,4·10-6 - -

α1 - коэффициент расширения вдоль главной оси симметрии кристалла;

α2 и α3 - коэффициенты расширения перпендикулярно главной оси.

Для исключения влияния анизотропии коэффициента линейного расширения целесообразно использовать изотропные платины Al2O3. Тогда для пластины длиной L0=1 мм при температуре в напылительной камере T=840°C и соответствующем коэффициенте линейного расширения α=8,4·10-6 град-1 дополнительное приращение длины пластины из поликристаллического оксида алюминия дает значение ΔL=αL0ΔT=6,9 мкм.

На фиг.6 показана микрофотография и разъясняющая схема, экспериментально подтверждающая уширение затеняющей пластиной. В эксперименте использовались изотропные пластинки оксида алюминия длиной 6 мм. Сначала производилось напыление тонкой пленки при температуре 20°C, а затем при температуре 840°C производилось дополнительное напыление толстой пленки. Различная толщина пленок позволяет визуализировать смещение границы затеняющей пластины в результате теплового расширения. На фиг.6 слева, между метками 1 и 2, находится тонкая пленка, напыленная при температуре 20°C, а справа от метки 2 находится толстая пленка, напыленная при температуре 840°C. Ширина полосы тонкой пленки, определяемая уширением затеняющей пластины из оксида алюминия, составляет около 40 мкм, что хорошо согласуется с расчетными данными.

Таким образом решается задача изобретения - улучшение: технологичности, воспроизводимости, точности - получения заданных размеров и параметров сверхпроводящих тонкопленочных микромостиков.


СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ МИКРОМОСТИКОВ
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ МИКРОМОСТИКОВ
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ МИКРОМОСТИКОВ
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ МИКРОМОСТИКОВ
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ МИКРОМОСТИКОВ
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ МИКРОМОСТИКОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 36.
20.02.2013
№216.012.278c

Способ передачи и приема информации с забоя скважины на поверхность по электромагнитному каналу связи по породе с использованием сквид-магнитометра

Изобретение относится к области промыслово-геофизического исследования скважин и может быть использовано как телеметрическая система с электромагнитным каналом связи по породе для передачи технологической информации о забойных параметрах бурения, например, от инклинометра. Способ передачи и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475644
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.05.2013
№216.012.4538

Термохимический датчик

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано в газоанализаторах для определения концентрации водородсодержащих горючих газов в окружающей среде и позволяет расширить диапазон измерения концентрации водородсодержащих горючих газов до 100 об.%. Термохимический датчик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483297
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.09.2013
№216.012.66e7

Способ получения модифицированного сорбента платиновых металлов

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к способам получения сорбционных материалов. Способ заключается в нанесении полианилина на поверхность носителя в окислительных условиях. Для повышения емкости по платиновым металлам и увеличения селективности сорбент переводят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491990
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.10.2013
№216.012.771a

Способ моделирования костной кристаллизации при коксартрозе in vitro

Изобретение относится к области экспериментальной медицины, в частности к области травматологии и ортопедии и конкретно к методам моделирования патологических процессов образования минеральных фаз при костных заболеваниях. Способ включает получение минеральных фаз, составляющих основу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496150
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.02.2014
№216.012.a275

Испаритель для вакуумного нанесения тонких пленок металлов и полупроводников

Изобретение относится к технологии нанесения тонких пленок, а именно к испарителям, и может быть использовано для напыления пленок из драгоценных металлов и сплавов. Технический результат - повышение гравитационной стабильности расплава, уменьшение разбрызгивания, увеличение эффективной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507304
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.05.2014
№216.012.c34e

Керамический материал

Изобретение относится к области криоэлектроники и может быть использовано при создании элементов наноэлектроники, активных элементов криоэлектронных схем, работающих в условиях космического вакуума и холода и использующих новые проводящие керамические материалы с очень малым температурным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515757
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.07.2014
№216.012.e15a

Способ получения углеродминерального сорбента из сапропеля для очистки воды от многокомпонентных загрязнений

Изобретение относится к области получения сорбционных материалов для очистки сточных и природных вод. Сорбент получают путем термообработки сапропеля с содержанием минеральной составляющей 54-85%. Термообработку производят при температуре 300-350°C в воздушной среде. Полученный сорбент является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523476
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.08.2014
№216.012.ebdf

Способ получения карбонатгидроксилапатита из модельного раствора синовиальной жидкости человека

Изобретение относится к области медицины. Описан способ получения карбонатгидроксилапатита, приближенного к неорганическому матриксу костной ткани из модельного раствора синовиальной жидкости человека, в котором готовят модельную среду указанного состава: CaCl - 1.3431 г/л, NaHPO·12HO - 7.4822...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526191
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.09.2014
№216.012.f5a6

Способ производства быстрозамороженного пюреобразного диетического продукта

Изобретение относится к технологии производства продуктов для диетического, в том числе детского, питания. Способ характеризуется тем, что промытые, очищенные и подвергнутые температурной стерилизации и подсушке морковь и рис обрабатывают паром, протирают до пюреобразного состояния, смешивают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528719
Дата охранного документа: 20.09.2014
10.11.2014
№216.013.03b8

Способ получения биомиметического кальций-фосфатного покрытия на сплавах титана из модельного раствора синовиальной жидкости человека

Изобретение относится к области медицины и созданию новых материалов биомедицинского назначения, которые могут быть использованы при создании биоактивных кальций-фосфатных покрытий на имплантатах, при создании бифазных композитов на основе фосфатов кальция и сплавов титана. Заявлен способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532350
Дата охранного документа: 10.11.2014
Показаны записи 1-10 из 41.
20.02.2013
№216.012.278c

Способ передачи и приема информации с забоя скважины на поверхность по электромагнитному каналу связи по породе с использованием сквид-магнитометра

Изобретение относится к области промыслово-геофизического исследования скважин и может быть использовано как телеметрическая система с электромагнитным каналом связи по породе для передачи технологической информации о забойных параметрах бурения, например, от инклинометра. Способ передачи и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475644
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.05.2013
№216.012.4538

Термохимический датчик

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано в газоанализаторах для определения концентрации водородсодержащих горючих газов в окружающей среде и позволяет расширить диапазон измерения концентрации водородсодержащих горючих газов до 100 об.%. Термохимический датчик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483297
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.09.2013
№216.012.66e7

Способ получения модифицированного сорбента платиновых металлов

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к способам получения сорбционных материалов. Способ заключается в нанесении полианилина на поверхность носителя в окислительных условиях. Для повышения емкости по платиновым металлам и увеличения селективности сорбент переводят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491990
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.10.2013
№216.012.771a

Способ моделирования костной кристаллизации при коксартрозе in vitro

Изобретение относится к области экспериментальной медицины, в частности к области травматологии и ортопедии и конкретно к методам моделирования патологических процессов образования минеральных фаз при костных заболеваниях. Способ включает получение минеральных фаз, составляющих основу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496150
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.02.2014
№216.012.a275

Испаритель для вакуумного нанесения тонких пленок металлов и полупроводников

Изобретение относится к технологии нанесения тонких пленок, а именно к испарителям, и может быть использовано для напыления пленок из драгоценных металлов и сплавов. Технический результат - повышение гравитационной стабильности расплава, уменьшение разбрызгивания, увеличение эффективной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507304
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.05.2014
№216.012.c34e

Керамический материал

Изобретение относится к области криоэлектроники и может быть использовано при создании элементов наноэлектроники, активных элементов криоэлектронных схем, работающих в условиях космического вакуума и холода и использующих новые проводящие керамические материалы с очень малым температурным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515757
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.07.2014
№216.012.e15a

Способ получения углеродминерального сорбента из сапропеля для очистки воды от многокомпонентных загрязнений

Изобретение относится к области получения сорбционных материалов для очистки сточных и природных вод. Сорбент получают путем термообработки сапропеля с содержанием минеральной составляющей 54-85%. Термообработку производят при температуре 300-350°C в воздушной среде. Полученный сорбент является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523476
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.08.2014
№216.012.ebdf

Способ получения карбонатгидроксилапатита из модельного раствора синовиальной жидкости человека

Изобретение относится к области медицины. Описан способ получения карбонатгидроксилапатита, приближенного к неорганическому матриксу костной ткани из модельного раствора синовиальной жидкости человека, в котором готовят модельную среду указанного состава: CaCl - 1.3431 г/л, NaHPO·12HO - 7.4822...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526191
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.09.2014
№216.012.f5a6

Способ производства быстрозамороженного пюреобразного диетического продукта

Изобретение относится к технологии производства продуктов для диетического, в том числе детского, питания. Способ характеризуется тем, что промытые, очищенные и подвергнутые температурной стерилизации и подсушке морковь и рис обрабатывают паром, протирают до пюреобразного состояния, смешивают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528719
Дата охранного документа: 20.09.2014
10.11.2014
№216.013.03b8

Способ получения биомиметического кальций-фосфатного покрытия на сплавах титана из модельного раствора синовиальной жидкости человека

Изобретение относится к области медицины и созданию новых материалов биомедицинского назначения, которые могут быть использованы при создании биоактивных кальций-фосфатных покрытий на имплантатах, при создании бифазных композитов на основе фосфатов кальция и сплавов титана. Заявлен способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532350
Дата охранного документа: 10.11.2014

Похожие РИД в системе