Computere, der kan bruge kvantemekanikkens egenskaber, løser problemer hurtigere end den nuværende teknologi. Dette er interessant, men de skal overvinde en massiv ulempe ved at gøre det.
Niobiumnitrid, et superledende stof, kan tilsættes til et nitrid-halvledersubstrat for at danne et fladt, krystallinsk lag, som demonstreret af japanske forskere, som muligvis har leveret løsningen. Denne metode kan være enkel at producere kvante-qubits, der kan bruges med almindelige computerenheder.
Et team af forskere ved Institut for Industrividenskab på The University of Tokyo har vist, hvordan tynde film af niobiumnitrid (NbNx) kan dyrkes direkte oven på et aluminiumnitrid (AlN) lag. Niobiumnitrid kan blive superledende ved temperaturer koldere end 16 grader over det absolutte nulpunkt.
Når den placeres i en enhed kendt som en Josephson junction, kan den bruges til at skabe en superledende qubit. Forskerne undersøgte effekten af temperatur på krystalstrukturer og elektriske egenskaber af NbNx tynde film produceret på AlN skabelon substrater. De demonstrerede, at de to materialers atomafstand var kompatibel nok til at resultere i flade lag.
Først og den tilsvarende forfatter Atsushi Kobayashi sagde, "Vi fandt ud af, at på grund af det lille gittermisforhold mellem aluminiumnitrid og niobiumnitrid kunne et meget krystallinsk lag vokse ved grænsefladen."
"Krystalliniteten af NbNx blev karakteriseret med røntgendiffraktion, og overfladetopologien blev fanget ved hjælp af atomkraftmikroskopi. Derudover blev den kemiske sammensætning kontrolleret ved hjælp af røntgenfotoelektronspektroskopi. Holdet viste, hvordan arrangementet af atomer, nitrogenindhold og elektrisk ledningsevne alt afhang af vækstbetingelserne, især temperaturen."
"Den strukturelle lighed mellem de to materialer letter integrationen af superledere i halvlederoptoelektroniske enheder."
Desuden er den skarpt definerede grænseflade mellem AlN-substratet, som har et bredt båndgab, og NbNx, som er en superleder, afgørende for fremtiden kvanteudstyr, såsom Josephson junctions. Superledende lag, der kun er nogle få nanometer tykke og har høj krystallinitet, kan bruges som detektorer af enkelte fotoner eller elektroner.
Journal Reference:
- Atsushi Kobayashi et al. Krystalfasestyret epitaksial vækst af NbNx-superledere på AlN-halvledere med bred båndgab”. Avancerede materialegrænseflader. DOI: 10.1002/admi.202201244
