Сверхпроводник и полупроводник впервые удалось соединить в одном кристалле
В результате сотрудничества исследователей из Корнеллского университета (штат Нью-Йорк) и Института Пауля Шеррера в Швейцарии была получена пленка, толщиной всего несколько атомных слоев, одного из старейших известных сверхпроводников, нитрида ниобия (NbN), которую удалось нанести методом молекулярно-лучевой эпитаксии на нитрид галлия (GaN) - полупроводник, ставший в последние десятилетия жизненно важным компонентом оптической и мощной электроники. Ученым также впервые удалось измерить электронные свойства соединения между этими двумя материалами, что должно стать решающим шагом на пути к созданию гибридных квантовых устройств типа сверхпроводник-полупроводник.
"Это совершенно разные электронные системы, которые теперь сосуществуют на одной платформе материалов. Зная больше об интерфейсе между этими двумя материалами, мы можем разрабатывать приложения, использующие уникальные электронные свойства каждого из них, - сказал докторант Корнельского университета Джон Райт (John Wright), соавтор итоговой статьи, опубликованной 22 декабря в журнале Science Advances. - Иногда нам нужно разделение между состояниями двух материалов. Но иногда может потребоваться и взаимодействие между этими электронными состояниями".
Одним из самых интересных приложений гибрида сверхпроводника и полупроводника являются высококачественные кристаллические джозефсоновские переходы, которые могут обеспечивать нелинейное электрическое поведение и, как следствие, ускорять работу высокопроизводительной электроники и образовывать кубиты - квантовые биты - для квантовых вычислений.
Выводы, сделанные участниками этого проекта, справедливы не только для нитрида галлия, но и для других представителей относительно нового семейства полупроводников - нитридов III-й группы - превосходящих традиционный кремний в таких областях, как быстродействующие беспроводные коммуникации, высоковольтные коммутаторы и фотоника.
"Уяснив эту информацию для данного набора материалов, мы можем понять, как проектировать интерфейсы с другими материалами, такими как нитрид алюминия, нитрид индия и их комбинации", - заявил научный сотрудник Корнелла и соавтор статьи Гуру Халса (Guru Khalsa).
