Transistor a singolo elettrone al niobio
La ricerca su tunnelling coerente a coppie di Cooper nei circuiti di giunzione Josephson a nanoscala ha dimostrato che possono essere usati come qubits o come blocchi di costruzione di dispositivi superconduttori più complicati. L'aumentato interesse per i dispositivi superconduttori ha inoltre creato una crescente domanda di semplici e riproducibili tecniche di nanofabbricazione di giunzioni Josephson basate su niobio. In effetti, il gap superconduttore del niobio (Nb) sfuso è di quasi un ordine di grandezza superiore a quello dell'alluminio (Al) attualmente usato per la fabbricazione della maggior parte di questi dispositivi. L'uso del niobio potrebbe consentire significativi miglioramenti del loro funzionamento, incrementando il rapporto segnale/rumore e limitando l'avvelenamento da quasi-particelle delle piccole isole. Non è tuttavia semplice applicare la tecnica convenzionale di litografia a fascio di elettroni nella fabbricazione di dispositivi superconduttori da materiali refrattari. I ricercatori dell'università di Jyväskylä hanno individuato la geometria ottimale che consente alla camera a vuoto ultraspinto di aggirare la degasatura dei resisti polimerici durante l'evaporazione ad alta temperatura. Le giunzioni singole Nb-Al sono state prodotte applicando la litografia a fascio di elettroni su un doppio strato di resist copolimeri e polimetilmetacrilati, seguita dall'evaporazione a due angoli di Al e Nb. Il metodo potrebbe anche essere impiegato per fabbricare strutture di niobio di circa 100nm x 100nm, ad esempio cavi e transistor a singolo elettrone (SET). È stato avviato uno studio dettagliato sui transistor Nb-Al superconduttori a singolo elettrone, e i primi risultati indicano che queste strutture sono adatte all'uso nel calcolo quantistico. Le caratteristiche di tensione a bassa polarizzazione del transistor a singolo elettrone con un'isola Nb e terminali in Al corrispondono alle transizioni risonanti tra stati quantici, determinate dalla carica trasferita attraverso il circuito. Saranno necessari ulteriori esperimenti per testare questa semplice ma robusta tecnica di nanofabbricazione di strutture multigiunzione.
