量子技術領域的關鍵！科學家利用鋁與鍺制成一種新型電子元件

量子技術（Quantum Technology）是一門新興的物理和工程領域，它的原理是基于量子力學的種種特性，如量子糾纏、量子疊加和量子隧穿，從而應用在量子計算、量子傳感器和量子計量等領域。

近日，維也納的科學家使用一種特殊的制造工藝將鍺與鋁結合，產生了一種稱之為單片金屬-半導體異質結構的新型電子元件。這種元件表明鋁變得超導時，將該特性轉移到相鄰的半導體中，從而控制電場，處理量子位。

研究人員指出，使用這種方法的優勢之一是實現基于鍺的量子電子學。早在2020年，就有科學家指出基于鍺的系統可能是量子技術的關鍵，因為它具有強大的自旋軌道耦合和承載超導關聯的能力。但是，當鍺變成納米級時，產生高質量的電觸點極其困難。

為了找到方法產生更節能的納米結構，維也納的科學家一直在進行研究。終于，他們發現，當納米級的鍺和鋁接觸并加熱時，其原子會擴散到鄰近的材料中，鍺原子會移動到鋁中，反之亦然。當他們將溫度提高到350攝氏度時，鍺原子從納米絲的邊緣擴散開來，形成了鋁可以滲透的空間。

這種特殊的制造工藝形成了完美的單晶，其中鋁原子以均勻的圖案排列。與將電接觸應用于半導體的傳統方法相比，沒有一個原子是無序的。研究人員能夠證明，這種鍺和鋁的單片金屬半導體異質結構首次在純鍺中表現出超導性。

這種新型納米結構結合了量子技術的各種優勢，例如高載流子遷移率、出色的可操作性，并且非常適合已建立的微電子技術。

該研究論文題為“Al–Ge–Al Nanowire Heterostructure: From Single‐Hole Quantum Dot to Josephson Effect”，已發表在Advanced Materials上。

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論文原文：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202101989

標簽： 量子 技術 領域 關鍵