Участие в Конференции MNE 2018

Доклад инженеров НОЦ ФМН на тему «Изготовление массива воспроизводимых джозефсоновских переходов субмикронных размеров».

Квантовая информатика является перспективной областью, позволяющей проводить исследования в области криптографии, а также решать задачи фундаментальной физики, которые невозможно рассчитать с использованием традиционного вычислительного подхода. Поэтому в последние 5 лет ведущие компании уделяют большое внимание этому направлению и, в частности, квантовым схемам на сверхпроводниковых кубитах. При изготовлении кубитов предъявляются высокие требования к их ключевым элементам – Джозефсоновским переходам.

Изготовление таких переходов включает в себя несколько технологических этапов: очистку пластины, электронно-лучевую литографию, теневое напыление через мост Долана и обратную литографию. Качество напыляемых пленок и обработка поверхности влияют на выходные характеристики Джозефсоновских переходов, и формированию тонких пленок в нашей лаборатории уделяется особое внимание. Кроме того, существует множество проблем, связанных с другими технологическими процессами.

Рассмотрим изготовление резистивного моста Долана субмикронных размеров, определяющего воспроизводимость Джозефсоновских переходов. Это ключевой параметр, характеризующий Джозефсоновские переходы в составе кубитных схем, поэтому важно обеспечить точное соответствие линейных размеров и отсутствие искривлений резистивной маски. Уменьшение искажения может быть достигнуто за счет увеличения прочности конструкции. Мы предполагаем, что использование жесткой маски или увеличение толщины верхнего слоя резиста могут способствовать этому. Фактически, технология с использованием жесткой неорганической маски является многостадийным процессом, включающим молекулярно-лучевую эпитаксию или вакуумное напыление покрытия с последующим этапом реактивно-ионного травления. Изготовление резистивной маски является более простой и распространенной технологией. В текущей работе используется толстая резистивная маска.

Согласно расчетам, уширение моста возможно за счет увеличения угла напыления или толщины сополимера. Последний вариант отрицательно влияет на качество напыленных структур. В данной работе было решено увеличить угол напыления и изменить размер маски с сохранением постоянной площади. Следует отметить, что это требует точного контроля подтрава, для чего использовалось формирование дополнительно экспонированной области.

Другим способом увеличения воспроизводимости переходов является формирование переходов Т-образной конструкции (рис. 3). В данном случае искривление маски не оказывает существенного влияния на площадь Джозефсоновского перехода, потому что искривление лежит за пределами области перехода. Для исследования были изготовлены переходы различных площадей.

По результатам работы были измерены геометрическая и электрическая воспроизводимость массивов джозефсоновских переходов. Согласно измерениям, дисперсия геометрических размеров находится в диапазоне нескольких процентов для Т-образных конструкций и в пределах 10% для параллельной конструкции. Также были изготовлены потоковые кубиты с параллельными и СКВИДы с Т-образными джозефсоновскими переходами.

Потоковый кубит

СКВИД

Пищимова А., Орликовский Н., Москалев Д., Доброносова А., Иванов А., Родионов И.

Fabrication array of reproducible submicron Josephson Junction

Pishchimova A., Orlikovskiy N., Moskalev D., Dobronosova A., Ivanov A., Rodionov I

MNE Conference 2018