Компьютеры, которые могут использовать свойства квантовой механики, решают проблемы быстрее, чем современные технологии. Это интересно, но при этом они должны преодолеть огромный недостаток.
Нитрид ниобия, сверхпроводящее вещество, может быть добавлен к нитридно-полупроводниковой подложке для формирования плоского кристаллического слоя, как продемонстрировали японские исследователи, которые, возможно, и предложили решение. Этот метод может быть простым для создания квантовых кубитов, которые можно использовать с обычными вычислительными устройствами.
Группа исследователей из Института промышленных наук в г. Токийский университет показал, как тонкие пленки нитрида ниобия (NbNx) можно выращивать непосредственно поверх слоя нитрида алюминия (AlN). Нитрид ниобия может становиться сверхпроводящим при температурах ниже 16 градусов выше абсолютного нуля.
Когда его помещают в устройство, известное как переход Джозефсона, его можно использовать для создания сверхпроводящий кубит. Исследователи изучили влияние температуры на кристаллическую структуру и электрические характеристики тонких пленок NbNx, изготовленных на подложках-шаблонах из AlN. Они продемонстрировали, что расстояние между атомами двух материалов было достаточно совместимым, чтобы получить плоские слои.
Первый и соответствующий автор Ацуши Кобаяши — сказал, «Мы обнаружили, что из-за небольшого несоответствия решеток нитрида алюминия и нитрида ниобия на границе раздела может расти высококристаллический слой».
«Кристалличность NbNx была охарактеризована с помощью рентгеновской дифракции, а топология поверхности была зафиксирована с помощью атомно-силовой микроскопии. Кроме того, химический состав проверяли с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Команда показала, как расположение атомов, содержание азота и электропроводность зависят от условий роста, особенно от температуры».
«Структурное сходство между двумя материалами облегчает интеграцию сверхпроводников в полупроводниковые оптоэлектронные устройства».
Более того, четко очерченная граница раздела между подложкой AlN, которая имеет широкую запрещенную зону, и NbNx, который является сверхпроводником, необходима для будущего. квантовые устройства, такие как джозефсоновские переходы. Сверхпроводящие слои толщиной всего несколько нанометров и с высокой кристалличностью можно использовать в качестве детекторов одиночных фотонов или электронов.
Справочник журнала:
- Ацуши Кобаяши и др. Кристаллофазовый контролируемый эпитаксиальный рост сверхпроводников NbNx на широкозонных полупроводниках AlN». Расширенные интерфейсы материалов, DOI: 10.1002/адми.202201244
