رایانه‌هایی که می‌توانند از ویژگی‌های مکانیک کوانتومی استفاده کنند، مشکلات را سریع‌تر از فناوری فعلی حل می‌کنند. این جالب است، اما آنها باید در انجام این کار بر یک نقطه ضعف بزرگ غلبه کنند.
نیترید نیوبیم، یک ماده ابررسانا، می‌تواند به یک بستر نیترید-نیمه‌رسانا اضافه شود تا یک لایه مسطح و کریستالی تشکیل دهد، همانطور که محققان ژاپنی نشان دادند که ممکن است راه حل را ارائه کرده باشند. این روش ممکن است برای تولید کیوبیت های کوانتومی که می توانند با دستگاه های محاسباتی معمولی استفاده شوند، ساده باشد.
تیمی از محققان در موسسه علوم صنعتی در دانشگاه توکیو نشان داده است که چگونه لایه های نازک نیترید نیوبیم (NbNx) را می توان مستقیماً در بالای یک لایه نیترید آلومینیوم (AlN) رشد داد. نیترید نیوبیم می تواند در دماهای سردتر از 16 درجه بالای صفر مطلق تبدیل به ابررسانا شود.
هنگامی که در دستگاهی به نام اتصال جوزفسون قرار می گیرد، می توان از آن برای ایجاد یک استفاده کرد کیوبیت ابررسانا. محققان تأثیر دما را بر ساختارهای کریستالی و ویژگی های الکتریکی لایه های نازک NbNx تولید شده بر روی بسترهای قالب AlN بررسی کردند. آنها نشان دادند که فاصله اتمی این دو ماده به اندازه کافی سازگار است که منجر به ایجاد لایه های مسطح شود.
اول و نویسنده متناظر آتسوشی کوبایاشی گفت:, ما دریافتیم که به دلیل عدم تطابق شبکه کوچک بین نیترید آلومینیوم و نیترید نیوبیم، یک لایه بسیار کریستالی می تواند در سطح مشترک رشد کند.
تبلور NbNx با پراش اشعه ایکس مشخص شد و توپولوژی سطح با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی ثبت شد. علاوه بر این، ترکیب شیمیایی با استفاده از طیف‌سنجی فوتوالکترون اشعه ایکس بررسی شد. این تیم نشان داد که چگونه آرایش اتم ها، محتوای نیتروژن و هدایت الکتریکی همه به شرایط رشد، به ویژه دما بستگی دارد.
شباهت ساختاری بین این دو ماده، ادغام ابررساناها را در دستگاه های الکترونیک نوری نیمه هادی تسهیل می کند.
علاوه بر این، رابط کاملاً مشخص بین بستر AlN که دارای شکاف باند وسیع است و NbNx که یک ابررسانا است برای آینده ضروری است. دستگاه های کوانتومیمانند اتصالات جوزفسون. لایه‌های ابررسانا که تنها چند نانومتر ضخامت دارند و کریستالینیتی بالایی دارند می‌توانند به عنوان آشکارساز تک فوتون‌ها یا الکترون‌ها استفاده شوند.
مرجع مجله:
- آتسوشی کوبایاشی و همکاران رشد اپیتاکسیال کنترل شده با فاز کریستالی ابررساناهای NbNx در نیمه هادی های AlN با شکاف گسترده. رابط های مواد پیشرفتهبه DOI: 10.1002/admi.202201244
