高临界电流密度NbN约瑟夫森结的制备和特性表征

我们开展了高临界电流密度的NbN约瑟夫森结的制备和特性研究.利用直流磁控溅射方法在单晶MgO(100)衬底上外延生长NbN/AlN/NbN三层膜,并使用微加工工艺制备了NbN约瑟夫森隧道结,在液氦温度下对NbN约瑟夫森结的电流-电压特性进行了测量,实验结果表明,NbN约瑟夫森结具有良好的隧穿特性,其临界电流密度J_c为10 kA/cm^2,质量因子大于10,能隙是5.7 mV,这些实验结果为基于NbN结的超导数字电路研究奠定了坚实的基础.     

基于氧化铟锡的无结低电压薄膜晶体管

在室温下制备了基于氧化铟锡(ITO)的底栅结构无结薄膜晶体管. 源漏电极和沟道层都是同样的ITO薄膜材料,没有形成传统的源极结和漏极结, 因而极大的简化了制备流程,降低了工艺成本.使用具有大电容的双电荷层SiO₂作为栅介质, 发现当ITO沟道层的厚度降到约20 nm时, 器件的栅极电压可以很好的调控源漏电流. 这些无结薄膜晶体管具有良好的器件性能: 低工作电压(1.5 V), 小亚阈值摆幅(0.13 V/dec)、 高迁移率(21.56 cm²/V·s)和大开关电流比(1.3× 10⁶). 这些器件即使直接在大气环境中放置4个月, 器件性能也没有明显恶化:亚阈值摆幅保持为0.13 V/dec,迁移率略微下降至18.99 cm²/V·s,开关电流比依然大于10⁶.这种工作电压低、工艺简单、 性能稳定的无结低电压薄膜晶体管非常有希望应用于低能耗便携式电子产品以及新型传感器领域.     

高温超导本征结的制备工艺和特性

自从本征Josephson效应发现以来,由于其涉及到高温超导材料和结构、Josephson结动力学、高频应用等多个领域,本征结的研究一直是国际上研究的热点之一.我们采用低能离子刻蚀,实现了每分钟和单结本征结厚度相当的刻蚀速率,由BSCCO单晶成功的实现了含有单个或少数几个结的本征Josephson结的制备,并用四端子方法测量其低温下的I-V,Ic-T特性.通过反复实验研究,提高本征结制备的成功率及可重复性,完善制备工艺,并进一步探讨本征结的特性.     

超导Josephson隧道结的制备工艺及性能改善

超导Josephson隧道结是实现超导量子比特的基本元件.本文介绍了一种利用电子束曝光技术和电子束斜蒸发技术相结合的方法来制备铝超导Josephson隧道结.这种方法工艺简单,通过一次光刻就可完成;而且可以通过调节下层光刻胶厚度、斜蒸发角度、悬空桥区宽度等参数可以有效地控制隧道结的面积大小;此外,本方法通过采用不对称电极结构有效地改善了隧道结的漏电流特性,满足了制备超导量子比特的要求.     

本征Josephson结的表面结的特性研究

在用Bi2Sr2CaCu2O8 δ(BSCCO)单晶制备本征结时,最上面的Cu-O层由于受到所沉积的金属层的影响,其超导性能将发生退化,从而使得表面上两个邻近的Cu-O层形成的表面结具有不同于内部本征结的性质.我们对表面结的I～V、Ic'～T、R～T等电运输特性进行了分析和研究,发现表面结的临界温度Tc通常都比较低,而且临界电流随温度的变化关系也不同于正常本征结.并且利用旁路电阻的方法,成功观察到了被旁路后表面结的ac Josephson效应.     

超薄单晶基底本征约瑟夫逊结的制备

为了加强本征约瑟夫逊结(简称本征结)与高频电磁波信号的耦合,我们通过平面工艺手段获得了厚度小于伦敦穿透深度的超薄单晶基底,其厚度小于150nm.并在此基底上利用传统的mesa结构制备工艺制备了本征结.所制备的本征结超导性能没有发生明显的退化,与常规本征结的特性基本一致.     

基于高温超导单晶材料的大尺寸约瑟夫森本征结制备工艺研究

基于高温超导单晶材料Bi2Sr2CaCu2O8+x(BSCCO)的约瑟夫森(Josephson)本征结器件制备工艺,成功制备出形貌整齐、特性良好、一致性高的大尺寸太赫兹辐射源本征结器件.从工艺的各个步骤出发,总结了要点,并对原有工艺做出改进.通过扫描电子显微镜观察刻蚀形貌,总结了光刻最佳后烘温度条件,提出了一套重复性好、成功率高的工艺方法.     

空间用GaInP/GaAs/In0.3Ga0.7 As(1 eV)倒装三结太阳电池研制

采用阶变缓冲层技术 (step-graded) 外延生长了具有更优带隙组合的倒装GaInP/GaAs/In_0.3Ga_0.7As(1.0 eV) 三结太阳电池材料, TEM和HRXRD测试表明晶格失配度为2%的In_0.3Ga_0.7As 底电池具有较低的穿透位错密度和较高的晶体质量, 达到太阳电池的制备要求. 通过键合、剥离等工艺制备了太阳电池芯片. 面积为 10.922 cm² 的太阳电池芯片在空间光谱条件下转换效率达到32.64% (AM0, 25 ℃), 比传统晶格匹配的 GaInP/GaAs/Ge(0.67 eV) 三结太阳电池的转换效率提高3个百分点. 关键词： 太阳电池 三结 倒装结构     

原子级控制的约瑟夫森结中Al2O3势垒层制备工艺

传统热氧化方式制备约瑟夫森结中AlO_X势垒层是将高纯度氧气扩散到Al表面进行,但该方式制备的势垒层氧化不完全,厚度难以精准控制.本文采用原子层沉积方式在金属Ti表面逐层生长Al₂O₃势垒层,并制备出三明治结构的Ti/Al₂O₃/Ti约瑟夫森结.通过调节Al₂O₃势垒层的沉积厚度和约瑟夫森结的面积研究了其相应的微观结构及电学性质.实验结果表明,原子层沉积方式生长的单层Al₂O₃薄膜厚度约为1.17?(1?=10^-10 m),达到原子级控制势垒层厚度,通过调节势垒层厚度实现了对结室温电阻值的控制,并通过优化结面积获得了室温电阻均匀性良好的约瑟夫森结.     

a-C: Fe/AlOx/Si基异质结的光伏效应

使用脉冲激光沉积(PLD)依次沉积氧化铝和碳膜制备了a-C: Fe/AlO_x/Si基异质结,研究了其光伏效应及其在太阳能电池上的应用.该太阳能电池在标准日光照射(AM1.5,100 mW/cm²)下,可获得0.33 V的开路电压和4.5 mA/cm²的电流密度,太阳能电池的转换效率为0.35%.通过C-V测量,证明了氧化铝层的引入降低了界面能级数目,增加了界面势垒高度.界面能级数目降低减少了光生载流子在界面复合的 关键词： 光伏效应 非晶碳膜 异质结 氧化铝     

利用真空退火的界面工程处理方法制备边缘结

本文采用真空退火的界面工程处理的方法，成功地制备了高温超导边缘结，并在8mm微波辐照下得到了Shapiro台阶。测量结果表明，该结的特性基本符合RSJ模型。     

增强金属-氧化物-金属隧道结的光发射

本文报道通过改进制作工艺将A1-A12O3-Au隧道结的耐压增加到5.3V,发光外量子效率增加到8.2×10-4,均高过迄今见到的关于该类结的最高耐压和最高效率的报道。我们观测到了该发光结上的Au膜厚度对发射光谱形状的影响,并对此作出了解释;还对该光谱中的截止频率和峰值的存在给出了理论解释。     

关于电阻分路约瑟夫森结的解析解

超导弱连接在外源作用下,一般能简化为由电流源驱动的电阻分路约瑟夫森结模型。如果电流源为一直流电流和一交变电流组成,本文将给出解析解。此外,在无量纲交变电流i₁<<1的情况下,应用上述解析解的结果处理了平方律检测以及平均电压v等于零时阶跃问题。 关键词：     

一维介观结链中的双电荷孤子

采用半经典模型研究了一维介观结链中两个岛上各存在一个剩余电子时的电势分布,发现在一维介观链中存在双电荷孤子.双电荷孤子的主要特征是它的电势峰发生了劈裂,形成双峰,两峰在通常情况下不等高.研究了双电荷孤子电势峰和阈电压对一维介观结链结构参数的依赖关系.提出了研究双电荷孤子的等效单电荷孤子方法,表明在等效电荷区域,双电荷孤子的电势分布与等效单电荷孤子在同一区域的电势分布相同. 关键词： 双电荷孤子 介观结 单电子效应     

ZnO薄膜的掺杂及其结型材料的研究进展

ZnO薄膜作为一种多用途的半导体材料，一直受到国内外学术界的广泛关注，尤其是自1997年发现ZnO薄膜的室温紫外光发射以来，ZnO薄膜的制备及其光电子特性的研究成为新的研究热点，几年来，研究进展非常迅速，巳报道了结型电致发光器件和光电探测器件的初步研究结果，文章结合作者的工作，综述了目前国内外对ZnO薄膜的掺杂以及ZnO异质结和同质p-n结制备方面的研究状况。     

HTS台阶边缘结特性和制作的实验研究

本文用原子力显微镜（ＡＦＭ）对有不同伏安特性的台阶边缘结之台阶形貌进行了仔细测量．结果表明：台阶边缘晶界结特性受非平面衬底离子束刻蚀剖面细节的影响．文中对刻蚀剖面形貌的细节对结性能的影响进行了分析，并讨论了台阶结制作工艺重复性差，成品率低的原因     

Josephson结的动力学行为(Ⅱ)

本文对射频电流驱动下的包含干涉项电流的Josephson结系统的阵发混沌行为进行了研究,得到的标度关系与理论预言的相符。此外,我们计算了一些参数下的里亚普诺夫指数以及由此引入定义的吸引子的维数d_L,并且还用盒子计数法计算了几组参数下奇异吸引子的柯尔莫哥洛夫容量d_c,其值与d_L相近。 关键词：