초전도체의 전자빔 증발
Scientific Reports 12권, 기사 번호: 7786(2022) 이 기사 인용
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측정항목 세부정보
우리는 가열되지 않은 열 산화 Si 기판에 대한 전자빔 증발에 의해 제작된 초전도체-강자성체 이종 구조의 전자 및 자기 특성에 대해 보고합니다. 다결정 Nb 박막(두께 5~50 nm)은 안정적으로 높은 초전도 임계 온도(\(T_{c}\))를 갖는 것으로 나타났으며 이는 필름의 잔류 저항률(RRR)과 잘 연관되어 있습니다. 이러한 특성은 현장 어닐링 중에 개선되어 \({\Delta }T_{c}\) 및 \({\Delta }\)RRR이 최대 2.2K(\(\sim\) 사전의 40% 증가했습니다. -어닐링된 \(T_{c}\)) 및 0.8(\(\sim\) 사전 어닐링된 RRR의 60%). Nb/Pt/Co/Pt 이종 구조는 Pt(0.8 nm)/Co(1 nm)/Pt(0.6 nm)의 극한 한계에서도 초박 한계(≤ 2.5 nm)에서 실질적인 수직 이방성을 나타냈습니다. 이러한 결과는 가시선 증착, 낮은 두께, 고품질 Nb 기반 초스핀트로닉 다층에 대한 경로로 전자빔 증발을 사용한다는 것을 나타냅니다.
초전도체(S)-강자성체(F) 이종구조는 스핀-삼중항 생성1,2,3,4 및 조정 가능한 거시적 위상차5,6,7가 있는 초전류와 같은 수많은 현상을 밝혀냈으며 이러한 단계 간의 상호 작용에 대한 이해를 계속해서 심화시키고 있습니다. 특히 인터페이스8,9에서. 평형 상태에서 평면을 벗어나도록 F 층을 구동하는 수직 자기 이방성(PMA)이 계면 이방성을 통해 F 층 내에 통합되면 초전도 스핀 전자 장치(슈퍼스핀트로닉스)를 기반으로 극저온 메모리 후보가 나타납니다. . 확장 가능한 극저온 메모리 셀의 이전 예는 다중 평면 내 F 레이어6,11,12,13에 중점을 두었습니다. 이러한 형상을 더욱 수정하면 F 층이 직교 이방성과 함께 사용되는 혼합 이방성 층을 사용하여 SFNF 층에서 장거리 삼중항 전류의 보존을 연구하기 위한 자기 불균일성을 생성할 수도 있습니다. 여기서 N은 일반 금속을 나타냅니다. . 이 목표를 위해 특히 다층 필름에서 상당한 크기의 PMA와 신뢰할 수 있는 임계 초전도 온도 \({T}_{c}\)를 동시에 달성하는 SF 이종구조의 근본적인 개발 작업이 계속되고 있습니다. Nb/Pt/Co 층은 Pt/Co 인터페이스를 통해 이방성이 조정되고 불균일한 자기 텍스처가 생성되는 원형 시스템을 나타냅니다. 그러나 이 시스템에서도 특히 통합될 때 Pt, S-N 근접 효과 및 패터닝 효과의 큰 스핀 궤도 결합에 의해 억제되지 않는 상당한 PMA 및 \({T}_{c}\)를 모두 갖춘 이종 구조를 개발하기 위한 작업이 남아 있습니다. 장치에.
Nb는 상당히 복잡하지 않은 정상 및 초전도 단계뿐만 아니라 상대적으로 간단한 박막 제조 경로의 이점을 누릴 수 있기 때문에 선택되는 초전도 재료인 경우가 많습니다. 가장 널리 사용되는 방법은 스퍼터링 증착23,24,25입니다. 초고진공(UHV) 하에서의 스퍼터링은 고품질의 박막과 이종 구조 구축을 위한 쉬운 경로를 제공하지만, 이 기술은 마스크 기반 리소그래피의 증착 각도 이방성이 좋지 않기 때문에 나노패터닝과 통합하기가 더 어렵습니다. 템플릿. 따라서 잠재적인 3D 슈퍼스핀트로닉 장치를 고려하는 등 얇은 SF 이종구조를 처리할 때 여러 장치 응용 프로그램에서 대체 기술을 탐색하는 것이 여전히 유리합니다. 전자빔 증발(EBE)과 같은 대체 물리적 기상 증착 방법은 잠재적인 접근 방식을 제공합니다. UHV EBE는 이전에 안정적으로 높은 \(T_{c}\)26,27로 부드러운 Nb 박막을 생성하는 것으로 나타났습니다. 특히 UHV EBE는 템플릿 리소그래피, 포지티브 레지스트(리프트 오프) 패터닝, 경사각 증착 방법 및 3D 스캐폴드 성장에 이상적으로 적합한 매우 이방성인 가시선 증착을 제공합니다.