Computadores que podem usar as propriedades da mecânica quântica resolvem problemas mais rapidamente do que a tecnologia atual. Isso é interessante, mas eles devem superar uma enorme desvantagem ao fazê-lo.
O nitreto de nióbio, uma substância supercondutora, pode ser adicionado a um substrato semicondutor de nitreto para formar uma camada plana e cristalina, como demonstrado por pesquisadores japoneses, que podem ter fornecido a solução. Esse método pode ser simples para produzir qubits quânticos que podem ser usados com dispositivos de computação comuns.
Uma equipe de pesquisadores do Instituto de Ciências Industriais da Universidade de Tóquio mostrou como filmes finos de nitreto de nióbio (NbNx) podem ser cultivados diretamente sobre uma camada de nitreto de alumínio (AlN). O nitreto de nióbio pode se tornar supercondutor em temperaturas mais frias que 16 graus acima do zero absoluto.
Quando colocado em um dispositivo conhecido como junção Josephson, pode ser utilizado para criar uma qubit supercondutor. Os pesquisadores examinaram o efeito da temperatura nas estruturas cristalinas e nas características elétricas de filmes finos de NbNx produzidos em substratos de modelo de AlN. Eles demonstraram que o espaçamento atômico dos dois materiais era compatível o suficiente para resultar em camadas planas.
Primeiro e o autor correspondente Atsushi Kobayashi dito, “Descobrimos que, devido à pequena incompatibilidade de rede entre nitreto de alumínio e nitreto de nióbio, uma camada altamente cristalina pode crescer na interface”.
“A cristalinidade do NbNx foi caracterizada por difração de raios X, e a topologia de superfície foi capturada usando microscopia de força atômica. Além disso, a composição química foi verificada usando espectroscopia de fotoelétrons de raios X. A equipe mostrou como o arranjo dos átomos, o teor de nitrogênio e a condutividade elétrica dependiam das condições de crescimento, especialmente da temperatura.”
“A semelhança estrutural entre os dois materiais facilita a integração de supercondutores em dispositivos optoeletrônicos semicondutores.”
Além disso, a interface bem definida entre o substrato AlN, que possui um bandgap amplo, e o NbNx, que é um supercondutor, é essencial para o futuro dispositivos quânticos, como junções Josephson. Camadas supercondutoras com apenas alguns nanômetros de espessura e alta cristalinidade podem ser usadas como detectores de fótons ou elétrons únicos.
Jornal de referência:
- Atsushi Kobayashi et ai. Crescimento epitaxial controlado por fase cristalina de supercondutores NbNx em semicondutores AlN de banda larga”. Interfaces de materiais avançados. DOI: 10.1002/admi.202201244
