Komputery, które mogą wykorzystywać właściwości mechaniki kwantowej, rozwiązują problemy szybciej niż obecna technologia. To interesujące, ale muszą przezwyciężyć ogromną niedogodność, robiąc to.
Azotek niobu, substancja nadprzewodząca, może być dodany do substratu półprzewodnikowego azotku, aby utworzyć płaską, krystaliczną warstwę, jak wykazali japońscy naukowcy, którzy mogli dostarczyć rozwiązanie. Ta metoda może być prosta do wytworzenia kubitów kwantowych, których można używać ze zwykłymi urządzeniami komputerowymi.
Zespół naukowców w Instytucie Nauk Przemysłowych The University of Tokio wykazali, w jaki sposób cienkie warstwy azotku niobu (NbNx) można hodować bezpośrednio na warstwie azotku glinu (AlN). Azotek niobu może stać się nadprzewodnikiem w temperaturach niższych niż 16 stopni powyżej zera absolutnego.
Po umieszczeniu w urządzeniu znanym jako złącze Josephsona, można go wykorzystać do stworzenia kubit nadprzewodzący. Naukowcy zbadali wpływ temperatury na struktury krystaliczne i właściwości elektryczne cienkich warstw NbNx wytworzonych na podłożach matryc AlN. Wykazali, że odstępy między atomami obu materiałów są wystarczająco kompatybilne, aby uzyskać płaskie warstwy.
Pierwszy i korespondujący autor Atsushi Kobayashi powiedziany, „Odkryliśmy, że z powodu niewielkiego niedopasowania w sieci między azotkiem glinu i azotkiem niobu na granicy faz może rosnąć wysoce krystaliczna warstwa”.
„Krystaliczność NbNx scharakteryzowano za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej, a topologię powierzchni uchwycono za pomocą mikroskopii sił atomowych. Dodatkowo sprawdzono skład chemiczny za pomocą rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów. Zespół wykazał, w jaki sposób układ atomów, zawartość azotu i przewodnictwo elektryczne zależą od warunków wzrostu, zwłaszcza temperatury”.
„Podobieństwo strukturalne między dwoma materiałami ułatwia integrację nadprzewodników z półprzewodnikowymi urządzeniami optoelektronicznymi”.
Co więcej, ostro zdefiniowana granica faz między podłożem AlN, które ma szeroką przerwę wzbronioną, a NbNx, która jest nadprzewodnikiem, ma kluczowe znaczenie dla przyszłości urządzenia kwantowe, takich jak węzły Josephsona. Warstwy nadprzewodzące o grubości zaledwie kilku nanometrów i wysokiej krystaliczności mogą być stosowane jako detektory pojedynczych fotonów lub elektronów.
Referencje czasopisma:
- Atsushi Kobayashi i in. Wzrost epitaksjalny kontrolowany w fazie krystalicznej nadprzewodników NbNx na półprzewodnikach AlN o szerokiej przerwie wzbronionej”. Zaawansowane interfejsy materiałów, DOI: 10.1002/admi.202201244
