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Aluminum nitride tunnel barrier formation with low-energy nitrogen ion beams

机译：低能氮离子束形成氮化铝隧道势垒

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We report the use of low-energy nitrogen ion beams to form ultra-thin (<2 nm) layers of A1N_x. to act as tunnel barriers in Nb/Al-AlR/Nb Josephson junctions. We fabricated reproducible, high-quality devices with independent control of the ion energy and dose enabling exploration of a wide parameter space. Critical current density J_c ranged from 550 to 9400 A/cm~2 with subgap-to-normal resistance ratios from 50 to 12.6. The spatial variation of ion-current density was roughly correlated with J_c over a large-area on a Si substrate. The junctions were stable on annealing up to temperatures of at least 200 deg C. This technique could be applied to form other metal nitrides at room temperature for device applications where a high degree of control is desired.
机译：我们报告使用低能氮离子束来形成A1N_x的超薄（<2 nm）层。在Nb / Al-AlR / Nb Josephson交界处充当隧道势垒。我们制造了可重现的高质量设备，可独立控制离子能量和剂量，从而探索广阔的参数空间。临界电流密度J_c在550至9400 A / cm〜2的范围内，亚间隙对法向电阻比为50至12.6。硅衬底上大面积的离子电流密度的空间变化与J_c大致相关。结点在至少200摄氏度的温度下退火稳定。该技术可用于在室温下形成其他金属氮化物，用于需要高度控制的器件应用。

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