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英開發(fā)出可用于納米級量子電路的緊湊型高值電阻器
jianaisc.com?2014-12-12 17:39:56? ?來源:科技日報    我來說兩句

科技日報訊 (記者陳丹)英國倫敦納米技術研究中心的科學家在《應用物理學雜志》上報告說,他們研制出了可用于納米級量子電路的緊湊型高值電阻器,這種薄膜電阻有望推動量子計算器件和基礎物理研究的發(fā)展。

需要應用到高值電阻的一個例子就是量子相滑移(quantum phase-slip)電路。量子相滑移電路是用超導材料制作的狹窄電線制成的,它利用一種基本的、違反直覺的量子力學特性——量子隧穿效應,克服了經(jīng)典物理學中難以逾越的能壘,使磁通量在電線中來回移動。2006年,荷蘭科維理納米科學研究所的科學家提出,量子相滑移電路可用于從新定義電流的國際單位——安培,目前的安培測量技術卻還延續(xù)著19世紀使用的宏觀測量方法,因此測量精度有限。有其他科學團隊也提出,可以將量子相滑移設備作為量子計算機的量子位。

在倫敦納米技術研究中心主攻納米器件的電子特性的實驗家保羅·沃伯頓說,需要用電阻將量子相滑移設備中脆弱的量子態(tài)與嘈雜的經(jīng)典世界隔離開來,確保設備的穩(wěn)定運行。然而,用來制造集成電路電阻器的標準材料,通常并不能夠滿足量子相滑移電路所需要的微型化、高阻值電阻器的要求。因此,沃伯頓和他的同事轉為用化合物氧化鉻來開發(fā)這種緊湊型高值納米電阻。據(jù)物理學家組織網(wǎng)12月9日報道,他們采用濺射淀積技術,制造出了氧化鉻薄膜。通過控制薄膜中的氧含量,就能夠調整氧化鉻薄膜的電阻:氧含量越高,電阻值越大。

研究人員將納米薄膜電阻冷卻到4.2開氏度(零下268.95攝氏度),并測量了各種氧-鉻質量比下的電阻率。導電性能差的材料,比如這種氧化鉻薄膜,一般在低溫條件下會具有更高的電阻,而量子相滑移器件中使用的電阻也必須在足夠低的溫度下運行,以確保量子效應能夠“戰(zhàn)勝”經(jīng)典效應并起作用。在氧含量最高的氧化鉻薄膜中,研究人員測量到了高到足以符合大多數(shù)量子相滑移電路兼容要求的電阻值。

他們還測量了氧化鉻薄膜在一個鈮-硅界面的接觸電阻。用鈮-硅納米線制造量子相滑移電路,是定義新的安培標準的一種方法。研究小組發(fā)現(xiàn),在氧化鉻和鈮-硅之間增加一層黃金,可以降低接觸電阻,這是一個有利的結果。下一步他們計劃將這種新電阻集成到量子相滑移器件中。

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