Máy tính có thể sử dụng các đặc tính của cơ học lượng tử giải quyết các vấn đề nhanh hơn công nghệ hiện tại. Điều này thật thú vị, nhưng họ phải vượt qua một bất lợi lớn khi làm như vậy.
Niobi nitrua, một chất siêu dẫn, có thể được thêm vào chất nền bán dẫn nitrua để tạo thành một lớp tinh thể phẳng, như đã được chứng minh bởi các nhà nghiên cứu Nhật Bản, những người có thể đã cung cấp giải pháp. Phương pháp này có thể đơn giản để tạo ra các qubit lượng tử có thể được sử dụng với các thiết bị điện toán thông thường.
Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học Công nghiệp tại Đại học Tokyo đã chỉ ra cách các màng mỏng niobi nitrua (NbNx) có thể được phát triển trực tiếp trên lớp nhôm nitrua (AlN). Niobi nitrua có thể trở thành chất siêu dẫn ở nhiệt độ lạnh hơn 16 độ trên độ không tuyệt đối.
Khi được đặt trong một thiết bị được gọi là tiếp giáp Josephson, nó có thể được sử dụng để tạo ra một qubit siêu dẫn. Các nhà nghiên cứu đã kiểm tra tác động của nhiệt độ lên cấu trúc tinh thể và đặc tính điện của màng mỏng NbNx được tạo ra trên đế khuôn mẫu AlN. Họ đã chứng minh rằng khoảng cách nguyên tử của hai vật liệu đủ tương thích để tạo ra các lớp phẳng.
Đầu tiên và tác giả tương ứng Atsushi Kobayashi nói, “Chúng tôi phát hiện ra rằng do sự không khớp mạng tinh thể nhỏ giữa nhôm nitride và niobi nitride, một lớp tinh thể cao có thể phát triển tại giao diện.”
“Độ kết tinh của NbNx được đặc trưng bằng nhiễu xạ tia X và cấu trúc liên kết bề mặt được ghi lại bằng kính hiển vi lực nguyên tử. Ngoài ra, thành phần hóa học đã được kiểm tra bằng quang phổ quang điện tử tia X. Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra cách sắp xếp các nguyên tử, hàm lượng nitơ và độ dẫn điện đều phụ thuộc vào các điều kiện sinh trưởng, đặc biệt là nhiệt độ.”
“Sự giống nhau về cấu trúc giữa hai vật liệu tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp chất siêu dẫn vào các thiết bị quang điện tử bán dẫn.”
Ngoài ra, giao diện được xác định rõ ràng giữa chất nền AlN, có dải rộng và NbNx, là chất siêu dẫn, rất cần thiết cho tương lai thiết bị lượng tử, chẳng hạn như các nút Josephson. Các lớp siêu dẫn chỉ dày vài nanomet và có độ kết tinh cao có thể được sử dụng làm máy dò các photon hoặc electron đơn lẻ.
Tạp chí tham khảo:
- Atsushi Kobayashi và cộng sự. Sự tăng trưởng epiticular được kiểm soát pha tinh thể của chất siêu dẫn NbNx trên chất bán dẫn AlN dải rộng”. Giao diện vật liệu nâng cao. DOI: 10.1002/admi.202201244
