量子力学の性質を利用できるコンピュータは、現在の技術よりも速く問題を解決します。 これは興味深いことですが、そうすることで大きな欠点を克服しなければなりません。
超伝導物質である窒化ニオブを窒化物半導体基板に添加して、平坦な結晶層を形成できることを、解決策を提供した可能性のある日本の研究者が実証した。 この方法は、通常のコンピューティング デバイスで使用できる量子キュービットを簡単に生成できる可能性があります。
生産技術研究所の研究者チーム 東京大学 は、窒化ニオブ (NbNx) の薄膜を窒化アルミニウム (AlN) 層の上に直接成長させる方法を示しました。 窒化ニオブは、絶対零度より 16 度低い温度で超伝導になることがあります。
ジョセフソン接合として知られるデバイスに配置すると、それを利用して 超伝導キュービット. 研究者らは、AlN テンプレート基板上に生成された NbNx 薄膜の結晶構造と電気的特性に対する温度の影響を調べました。 彼らは、XNUMX つの材料の原子間隔が十分に適合しており、平坦な層が得られることを実証しました。
筆頭・筆頭著者 小林淳史 と, 「窒化アルミニウムと窒化ニオブの間の格子不整合が小さいため、高度に結晶性の層が界面で成長する可能性があることがわかりました。」
「NbNx の結晶性は X 線回折で特徴付けられ、表面トポロジーは原子間力顕微鏡を使用してキャプチャされました。 さらに、X線光電子分光法を用いて化学組成を確認した。 チームは、原子の配置、窒素含有量、および電気伝導率がすべて、成長条件、特に温度にどのように依存するかを示しました。」
「XNUMX つの材料の構造上の類似性により、超伝導体を半導体光電子デバイスに統合することが容易になります。」
また、バンドギャップの広い AlN 基板と超伝導体である NbNx との界面をシャープに定義することは、今後の発展に不可欠です。 量子デバイス、ジョセフソン接合など。 わずか数ナノメートルの厚さで結晶性の高い超伝導層は、単一光子または電子の検出器として使用できます。
ジャーナルリファレンス：
- 小林淳 他ワイドバンドギャップ AlN 半導体上での NbNx 超伝導体の結晶相制御エピタキシャル成長」。 高度な材料インターフェース。 DOI： 10.1002/admi.202201244
