Datorer som kan använda kvantmekanikens egenskaper löser problem snabbare än dagens teknik. Detta är intressant, men de måste övervinna en enorm nackdel genom att göra det.
Niobiumnitrid, ett supraledande ämne, kan tillsättas till ett nitrid-halvledarsubstrat för att bilda ett plant, kristallint skikt, vilket demonstrerats av japanska forskare, som kan ha tillhandahållit lösningen. Denna metod kan vara enkel att producera kvantkvantbitar som kan användas med vanliga datorenheter.
Ett team av forskare vid Institutet för industrivetenskap vid The University of Tokyo har visat hur tunna filmer av niobiumnitrid (NbNx) kan odlas direkt ovanpå ett aluminiumnitrid (AlN) lager. Niobiumnitrid kan bli supraledande vid temperaturer kallare än 16 grader över absolut noll.
När den placeras i en enhet känd som en Josephson-korsning, kan den användas för att skapa en superledande kvbit. Forskarna undersökte effekten av temperatur på kristallstrukturerna och de elektriska egenskaperna hos NbNx-tunna filmer producerade på AlN-mallsubstrat. De visade att de två materialens atomavstånd var tillräckligt kompatibla för att resultera i plana lager.
Första och motsvarande författare Atsushi Kobayashi sade, "Vi fann att på grund av den lilla gallrets oöverensstämmelse mellan aluminiumnitrid och niobiumnitrid kunde ett mycket kristallint lager växa vid gränssnittet."
"Kristalliniteten hos NbNx karakteriserades med röntgendiffraktion, och yttopologin fångades med hjälp av atomkraftsmikroskopi. Dessutom kontrollerades den kemiska sammansättningen med röntgenfotoelektronspektroskopi. Teamet visade hur arrangemanget av atomer, kväveinnehåll och elektrisk ledningsförmåga alla berodde på tillväxtförhållandena, särskilt temperaturen."
"Den strukturella likheten mellan de två materialen underlättar integrationen av supraledare i optoelektroniska halvledarenheter."
Dessutom är det skarpt definierade gränssnittet mellan AlN-substratet, som har ett brett bandgap, och NbNx, som är en supraledare, väsentligt för framtiden kvantenheter, såsom Josephson-korsningar. Supraledande lager som bara är några nanometer tjocka och har hög kristallinitet kan användas som detektorer av enstaka fotoner eller elektroner.
Tidskriftsreferens:
- Atsushi Kobayashi et al. Kristallfaskontrollerad epitaxiell tillväxt av NbNx-supraledare på AlN-halvledare med breda bandgap”. Avancerade materialgränssnitt. DOI: 10.1002/admi.202201244
