Datamaskiner som kan bruke kvantemekanikkens egenskaper løser problemer raskere enn dagens teknologi. Dette er interessant, men de må overvinne en massiv ulempe ved å gjøre det.
Niobiumnitrid, et superledende stoff, kan tilsettes til et nitrid-halvledersubstrat for å danne et flatt, krystallinsk lag, som demonstrert av japanske forskere, som kan ha gitt løsningen. Denne metoden kan være enkel å produsere kvante-qubits som kan brukes med vanlige dataenheter.
Et team av forskere ved Institutt for industrivitenskap ved The University of Tokyo har vist hvordan tynne filmer av niobnitrid (NbNx) kan dyrkes direkte på toppen av et aluminiumnitrid (AlN) lag. Niobiumnitrid kan bli superledende ved temperaturer kaldere enn 16 grader over absolutt null.
Når den plasseres i en enhet kjent som et Josephson-kryss, kan den brukes til å lage en superledende qubit. Forskerne undersøkte effekten av temperatur på krystallstrukturene og de elektriske egenskapene til NbNx-tynne filmer produsert på AlN-malsubstrater. De demonstrerte at de to materialenes atomavstand var kompatible nok til å resultere i flate lag.
Først og den tilsvarende forfatteren Atsushi Kobayashi sa, "Vi fant at på grunn av det lille gittermisforholdet mellom aluminiumnitrid og niobiumnitrid, kunne et svært krystallinsk lag vokse ved grensesnittet."
"Krystalliniteten til NbNx ble karakterisert med røntgendiffraksjon, og overflatetopologien ble fanget ved hjelp av atomkraftmikroskopi. I tillegg ble den kjemiske sammensetningen kontrollert ved hjelp av røntgenfotoelektronspektroskopi. Teamet viste hvordan arrangementet av atomer, nitrogeninnhold og elektrisk ledningsevne alt var avhengig av vekstforholdene, spesielt temperaturen."
"Den strukturelle likheten mellom de to materialene letter integreringen av superledere i optoelektroniske halvlederenheter."
Dessuten er det skarpt definerte grensesnittet mellom AlN-substratet, som har et bredt båndgap, og NbNx, som er en superleder, avgjørende for fremtiden kvanteenheter, for eksempel Josephson-kryss. Superledende lag som bare er noen få nanometer tykke og har høy krystallinitet kan brukes som detektorer av enkeltfotoner eller elektroner.
Tidsreferanse:
- Atsushi Kobayashi et al. Krystallfasekontrollert epitaksial vekst av NbNx-superledere på AlN-halvledere med bredt bånd”. Avanserte materialgrensesnitt. GJØR JEG: 10.1002/admi.202201244
