Einelektronentransistoren aus Niob
Forschungen zum kohärenten Cooper-Paar-Tunneleffekt bei Schaltkreisen mit Josephson-Verbindungen im Nanomaßstab haben gezeigt, dass sie als Qubits oder als Bausteine für kompliziertere supraleitende Geräte eingesetzt werden können. Darüber hinaus hat das erhöhte Interesse an supraleitenden Geräten eine wachsende Nachfrage nach einfachen und reproduzierbaren Nachfabrikationstechniken für Niob-basierte Josephson-Verbindungen geschaffen. Tatsächlich ist der supraleitende Übergang von losem Niob (Nb) fast eine Größenordnung höher als der von Aluminium (Al), das derzeit für die Herstellung der meisten Geräte dieser Art eingesetzt wird. Der Einsatz von Niob könnte zu wesentlichen Verbesserungen ihrer Funktionsweise führen, indem das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert und die Verunreinigung durch kleine Inseln von Quasiteilchen gemildert wird. Allerdings kann die herkömmliche Elektronenstrahllithografie nicht in direkter Weise für die Herstellung supraleitender Geräte aus feuerbeständigen Werkstoffen angewandt werden. Forscher an der Universität Jyväskylä haben die optimale Geometrie für die Ultravakuumkammer zur Ausgasung der Polymerlacke während der Hochtemperatur-Verdampfung bestimmt. Einzelne Nb-Al-Verbindungen wurden hergestellt, indem die Elektronenstrahllithografie auf eine Doppelschicht aus Polymethylmethacrylat und Kopolymerlack angewandt wurde, gefolgt von einer zweiseitigen Verdampfung von Al und Nb. Die Methode könnte auch für die Produktion von Niobstrukturen in einer Größe im Bereich 100nm x 100nm genutzt werden, wie beispielsweise Drähte und Einelektronentransistoren. Eine detaillierte Studie zu gemischten Nb- und Al-supraleitenden Einelektronentransistoren wurde in Angriff genommen und die ersten Ergebnisse weisen darauf hin, dass diese Strukturen für Quantencomputer zweckmäßig sind. Die niedrigen Vorspannungseigenschaften eines Einelektronentransistors mit Nb-Inseln und Al-Kabeln korrespondierten mit den Resonanzübergängen zwischen den Quantenstadien, die von der über den Schaltkreis übertragenen Ladung bestimmt werden. Weitere Experimente werden nötig sein, um diese einfache aber robuste Technik für die Herstellung von Mehrfachverbindungs-Strukturen zu testen.
