راه اندازی سامانه لایه نشانی سه لایه نایوبیوم- آلومینیوم اکسید - نایوبیوم و آماده سازی آن به عنوان پیوند جوزفسون به منظور ساخت اسکوئید

مهسا توکلی دوست

چکیده

اسکوئید مخفف عبارت ابزار ابررسانشی تداخل کوانتومی، یکی از حساس ترین سنسورهای مغناطیسی است که تاکنون شناخته شده است. پیشرفته ترین نمونه های آن توانایی آشکارسازی میدان های مغناطیسی از مرتبه فمتوتسلا را دارا می باشند. این قطعه الکترونیکی، حلقه ای ابررسانا از جنس نایوبیوم است که نوع dc آن دارای دو پیوند جوزفسون بوده که در حکم قلب اسکوئید است. پیوند جوزفسون متشکل از سه لایه nb/al-alox/nb می باشد که فرایند لایه نشانی این سه لایه تحت فشار کمتر از 7-10×1 به روش مگنترون اسپاترینگ dc و بدون شکست خلأ برای هر سه لایه انجام می شود. لازم به ذکر است قطعه اسکوئید دارای کاربردهای وسیع در زمینه های مختلف از قبیل بیومغناطیس، ژئوفیزیک، اکتـشافات و مخابرات دریایی، تسـت های غیر مخرب، صنایع دفاعی و ... می باشد. در این پژوهش چالش های پیش رو برای دست یابی به این خلأ بالا و فراهم آوردن بستری مناسب به منظور تشکیل این سه لایه و همچنین راه کارهای عملی فائق آمدن بر این چالش ها به تفصیل تشریح شده است. همچنین، لایه نشانی نایوبیوم که بخش مهمی از قطعه اسکوئید، از جمله حلقه ابررسانا و الکترودهای پیوندگاه های جوزفسون می باشد، به عنوان معیار کارآمدی شرایط سامانه در دستور کار قرار گرفته است. به عبارت دیگر شرایط بر حسب کیفیت لایه نایوبیوم بدست آمده تحلیل و بر حسب لزوم تغییر داده شده است تا جایی که به شرایطی ایده آل و تکرارپذیر دست یافته ایم. در فصل اول این پایان نامه به مفاهیم ابتدایی خلأ که برای درک رفتار صحیح سیستم لازم است، پرداخته ایم، سپس در فصل دوم، سامانه را به تفکیک اجزا و عملکردهای آن ها معرفی نموده ایم، در فصل سوم کارهایی ابتکاری به منظور تکمیل روند کاهش فشار سامانه آورده و در فصل چهارم فرایند لایه نشانی را به تفصیل توضیح داده ایم. فصل آخر را هم به تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده اختصاص داده ایم.

اساتید راهنما و مشاور

حسین بیانی، محمدرضا خانلری