ИСТИНА

Изобретение относится к устройствам для гальванического получения наноструктр, а более конкретнее, слоистых металлических нанопроводов с контролируемым составом вдоль их длинной оси. Нанопровода, изготовленные с помощью данного изобретения перспективны для создания элементной базы наноэлектроники, в том числе сверхпроводящей. Известны различные способы изготовления субмикронных джозефсоновских структур, в основе которых лежат технологии послойного напыления тонких пленок сверхпроводников, барьеров и функциональных слоев на диэлектрическую подложку и формирования их топологии методами плазменного или химического травления и электроннолучевой или фотолитографии. Структуры джозефсона, в свою очередь разделяются на два основных типа: сэндвичевые и планарные, что обусловлено способами их изготовления. Нерешенной на сегодняшний день проблемой является уменьшение джозефсоновских структур до субмикронного уровня для их интеграции в электрические цепи с высокой плотностью упаковки активных элементов. Известно, что использование планарных структур и нанопроводов в качестве линий для протекания сверхпроводящего тока повышает характеристические параметры элементов электрических цепей по сравнению с сэндвичевыми – микронными в XY направлениях структурах [Skryabina O.V., Egorov S.V., Goncharova A.S., et al., Applied Physics Letters 110 (2017) 222605]. Поэтому способ изготовления субмикронных систем на единичном нанопроводе в первую очередь характеризуется тем, что привычный сэндвичевый (послойный) объект может быть создан новым способом, в новой "планарно-сэндвичевой" топологии [Патент RU № 2599904 29.06.2015 г. В.С. Столяров «Способ изготовления устройства с субмикронным джозефсоновским π-контактом»], что позволит изготовить его с субмикронными размерами, как по толщине слоя (направление-Z), так и в латеральных направлениях X и Y. Для этого изготавливается многослойный нанопровод с чередующимися слоями, например: нормальный металл – ферромагнетик – нормальный металл – ферромагнетик... и так далее. При этом диаметр нанопровода будет определять латеральные размеры ферромагнитной прослойки и может варьироваться от 30 до 300 нм. Участки провода могут быть выполнены из Cu, Au, Pd и дригих проводящих материалов. Затем, такой многослойный провод, горизонтальным образом (то есть планарно), помещается на подложку, где к нему подводятся контакты методами литографии и напыления. Ключевым моментом при создании гибридных джозефсоновских контактов с использованием единичных нанопроводов в качестве элемента слабой связи является технология получения сегментированных (или слоистых) нанопроводов субмикронного диаметра. Перспективным методом получения сегментированных нанопроводов является темплатное электроосаждение металлов с применением в качестве матриц пористых материалов с цилиндрическими каналами (например, пористые пленки анодного оксида алюминия, трековые мембраны). Существует два способа формирования сегментированных наноструктур, состоящих из чередующихся слоёв A и B: 1) из смешанного электролита, чередуя условия осаждения; 2) из индивидуальных электролитов, циклически меняя раствор и условия электрокристаллизации [Mieszawska A.J., Jalilian R., Sumanasekera G.U., Zamborini F.P., Small 3 (2007) 722]. При осаждении из смешанного электролита невозможно получить слои из чистого менее благородного металла, находящегося в растворе обновременно с ионами более благородного металла. Кроме того, из смешанного электролита проблематично выращивание протяжённых сегментов из более благородного металла, из-за малой концентрации ионов этого металла в растворе электролита. Решить эту проблему возможно с использованием второго способа – осаждения слоев из индивидуальных электролитов. Главным недостатком данного метода является трудоёмкость и, как следствие, низкая технологичность. Важно отметить, что данная методика, помимо прочего, позволяет осаждать сегменты, используя несовместимые между собой электролиты. В последнее время большое распространение получили станки с числовым программным управлением. Автоматизация процесса изготовления существенно увеличивает количество годных деталей и уменьшает долю ручного труда. Одним из типов таких станков являются 3D принтеры, которые активно используются в современной технологии. Отличие от традиционных фрезерных и токарных станков заключается в том, что с помощью 3D печати требуемая деталь создается по подходу снизу вверх, а не сверху вниз. При этом принцип позиционирования головного устройства остается одинаковым. В рамках настоящего изобретения разработана конструкция аппарата для электрохимического получения слоистых металлических нанопроводов методом темплатного электроосаждения, меняя состав электролита и условия осаждения в автоматическом режиме по заранее заданной программе.