Silisitler – mikroelektroniklerde uzun zamandır kullanılan silikon ve metal alaşımları – şimdi kuantum donanımı için tekrar araştırılıyor. Ancak kullanımları kritik bir zorlukla karşı karşıya: Faz saflığına ulaşmak, çünkü bazı silisit fazları süper iletkendir, diğerleri ise.
Çalışma, yayınlanan Uygulamalı Fizik Mektupları NYU Tandon Mühendislik Okulu ve Brookhaven Ulusal Laboratuvarı, substrat seçiminin süper iletken vanadyum silisit filmlerinde faz oluşumunu ve arayüzey istikrarı nasıl etkilediğini ve malzeme kalitesini iyileştirmek için tasarım kılavuzları sağladığını göstermektedir.
NYU Tandon Profesör Davood Shahrjerdi liderliğindeki ekip, vanadyum silisitine odaklandı, 10 Kelvin geçiş sıcaklığının altında veya yaklaşık -263 ° C’nin altında soğutulduğunda süper iletken (dirençsiz elektrik yapabilen) bir malzeme. Nispeten yüksek süper iletken geçiş sıcaklığı, geleneksel Millikelvin sıcaklıklarının üzerinde çalışan kuantum cihazlar için cazip hale getirir.
Araştırmacılar kristalin Hafnium oksit substratlarını tasarladı ve aynı işlem koşulları altında standart silikon dioksit ile karşılaştırdılar. Hafnium oksit, en yüksek işleme sıcaklıkları altında bozulmasına rağmen, daha fazla kimyasal stabilite ve bastırılmış istenmeyen ikincil fazlar sundu.
Shahrjerdi, “Faz-saf süper iletken filmlere ulaşmak, substrat film arayüzüne dikkat edilmesini gerektiriyor.” Dedi. “Bulgularımız, substrat tasarımının sentez sürecinin ayrılmaz bir yönü olduğunu göstermektedir.”
Hafnium oksidin kimyasal stabilitesi, işleme sırasında film kalitesinin korunması için çok önemli oldu. En ilgi çekici bir şekilde, atomik çözünürlüklü görüntüleme, Hafnium oksidin kristal yapısının, seçici faz çekirdeklenmesini sağlayabilecek olası şablon etkilere işaret ederek üstteki silisit tanelerinin yönünü ve faz seçimini etkileyebileceğini düşündürmektedir.
Araştırma, vanadyum silisitlerin ötesinde diğer süper iletken silisit sistemlerine uzanan temel bilgiler sunmaktadır. Belirlenen ilkeler-kimyasal inertlik, termal stabilite ve yapısal sıralama-yeni nesil kuantum cihaz substratları için tasarım yönergeleri sunmaktadır.
Shahrjerdi, “Bu bulgular fiziksel modelleme teknikleri üzerindeki son çalışmalarımızı tamamlıyor.” “Birlikte, kuantum donanımı için tasarım alanını genişletiyorlar.”
