پژوهشگران دانشگاه نیویورک و دانشگاه کوئینزلند موفق شدند ویژگی‌های فوق‌رسانایی را در ژرمانیوم اپیتاکسی دوپ‌شده با گالیم، ساخته‌شده با ابزارهای استاندارد صنعت نیمه‌هادی، نشان دهند.
به گزارش تکناک،این ماده در دمای کمتر از ۳.۵ کلوین به حالت فوق‌رسانا تغییر وضعیت می‌دهد و قادر است آرایه‌های متراکم اتصالات جوزفسون در مقیاس ویفر را پشتیبانی کند؛ مؤلفه‌ای کلیدی برای مدارهای کوانتومی و RF کرایوژنی. نمونه اولیه تیم، میلیون‌ها اتصال فوق‌رسانا را بر روی یک ویفر ۲ اینچی ادغام کرده است.
این اتصالات با روش لیتوگرافی تعریف و در دماهای پایین از نظر الکتریکی ارزیابی شدند که هم رفتار فوق‌رسانایی و هم تراکم جریان عملیاتی برای ادغام در دستگاه‌ها را تایید می‌کند. فرایند تولید بر پایه اپیتاکسی پرتو مولکولی استوار است که فیلم‌های فوق‌العاده تمیز ژرمانیوم را با دوپانت‌های گالیم به‌طور مستقیم در جایگاه‌های شبکه‌ای جایگزینی رشد می‌دهد.
در غلظت‌های بالای دوپینگ، فیلم‌ها گذار فوق‌رسانایی حجمی را تجربه می‌کنند، در حالی که رابط همچنان اپیتاکسی و بدون لایه‌های بی‌نظم باقی می‌ماند که در ساختارهای ترکیبی معمولا عملکرد اتصالات را تضعیف می‌کنند.
این دستاورد نشان‌دهنده جهش مهمی از فوق‌رساناهای لایه‌ای و تولید محدود به ادغام در مقیاس ویفر روی زیرلایه‌های نیمه‌هادی استاندارد است. از آنجا که فیلم‌های ژرمانیوم دوپ‌شده با همان روش‌های اپیتاکسی که در تولید نیمه‌هادی‌های مرکب و Cryo-CMOS استفاده می‌شوند رشد می‌کنند، این پلتفرم به‌صورت نظری با فرایندهای موجود در کارخانه‌های تولید نیمه‌هادی کاملا سازگار است.
آرایه‌های کیوبیت فوق‌رسانا و فرانت‌اندهای مایکروویو کرایوژنی امروزی برای ادغام منطق کنترل نیمه‌هادی با اتصالات فوق‌رسانا به مراحل بسته‌بندی پیچیده نیاز دارند. تعبیه هر دو حوزه در یک ساختار یکپارچه، محدودیت‌های کلیدی همچون ظرفیت خازنی اضافی، تکیه‌گاه حرارتی و قابلیت اطمینان اتصالات را از میان برداشته و عملکرد سیستم‌های کوانتومی با چگالی بالا را محدود نمی‌کند.
پژوهشگران همچنین بر یکنواختی ساخت اتصالات تأکید دارند و نشان داده‌اند که تراکم جریان بحرانی در سطح وسیع بسیار پایدار و همگن است. هرچند دمای گذار همچنان در محدوده کرایوژنی باقی می‌ماند، این تغییر در قابلیت تولید، امکان گسترش استفاده در محاسبات کوانتومی، آشکارسازی کم‌نویز و کاربردهای کرایو-RF فضایی را فراهم می‌کند.
تمرکز فعلی بر روی ویفرهای بزرگ‌تر، تکرارپذیری در نودهای تولید و هم‌بستگی بین فیلم‌های ژرمانیوم فوق‌رسانا و منطق مرسوم روی ویفر است. در صورت تایید این ویژگی‌ها در تحقیقات آینده، ژرمانیوم فوق‌رسانا می‌تواند مسیر عملی و مقیاس‌پذیری برای اتصالات کوانتومی ارائه دهد.
