KIP-Veröffentlichungen

Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Eigenschaften sowie die Qualität von Josephson-Kontakten untersucht, die im institutseigenen Reinraum mit Hilfe eines Nb/Al-AlOx/Nb-Dreischichtprozesses gefertigt wurden. Unter einem Josephson-Tunnelkontakt versteht man hierbei eine Anordnung zweier supraleitender Elektroden, die durch eine dünne isolierende Schicht voneinander getrennt sind. Insgesamt wurden vier Chargen an Josephson-Kontakten charakterisiert, bei denen systematisch verschiedene Prozessparameter variiert wurden. Mit dem Ziel der Optimierung des Fertigunsprozesses wurden charakteristische Kenngrößen der Josephson-Kontakte aus den bei tiefen Temperaturen aufgezeichneten Strom-Spannungs-Kennlinien extrahiert und hinsichtlich der beim Produktionsprozess variierten Parameter ausgewertet.
Es konnte ein Parametersatz gefunden werden, der die Herstellung qualitativ hochwertiger Josephson-Kontakte mit einem durchschnittlichen Widerstandsverhältnis von Rsg /RN = 31,65 und einem Ic RN -Produkt von 1,55 mV ermöglicht. Für derartige Josephson-Kontakte konnte ferner eine sehr gute Übereinstimmung des Verlaufs der Gap-Spannung UG mit der BCS-Theorie festgestellt werden.

For this thesis, the performance and quality of Josephson junctions produced in the cleanroom of the institute with the aid of a Nb/Al-AlOx/Nb tri-layer process was investigated. Typically, a Josephson junction consists of two superconducting electrodes, that are separated by a thin insulating layer. In total, four batches of Josephson junctions were characterized. The fabrication of the different batches was carried out using systematically varied process parameters. With the goal of the optimisation of the production process, characteristic quantities of the Josephson junctions were extracted from current-voltage-characteristics taken at low temperatures. Those quantities were interpreted with regard to the parameters that were varied in the microstructuring process. It was possible to find a set of parameters, that permits the fabrication of high quality Josephson junctions with an averaged resistance ratio of Rsg /RN = 31,65 and an Ic RN product of 1,55 mV. Moreover, for such Josephson junctions, it was found that the temperature dependence of the gap voltage UG agrees very well with the prediction of the BCS theory.