NB6964 Filme fino de nióbio em substrato de safira

Descrição do filme fino de nióbio em substrato de safira

O filme fino de nióbio depositado epitaxialmente em substratos de safira de cristal único (Al₂O₃) forma uma heteroestrutura supercondutora de alto desempenho otimizada para tecnologias quânticas. Fabricado por meio de pulverização catódica magnetrônica DC/RF ou epitaxia de feixe molecular (MBE) sob vácuo ultra-alto (<10-⁹ Torr), esse sistema alcança cristalinidade excepcional com baixa incompatibilidade de rede (~1,4%) no plano R da safira, produzindo interfaces atomicamente nítidas (rugosidade <0,5 nm RMS). O filme de nióbio mantém as propriedades supercondutoras quase em massa: temperatura crítica (T_c ≈ 9,3 K), campos críticos elevados (H_c2 ≈ 400 mT a 4,2 K) e comprimentos de coerência de ~38 nm. Crucialmente, o substrato de safira proporciona perda de micro-ondas ultrabaixa (perda dielétrica tangente tan δ < 10-⁶ a 4 K) e suprime defeitos de sistema de dois níveis, permitindo fatores de qualidade recorde (Q > 10⁶) em ressonadores supercondutores. Essa combinação proporciona uma coerência quântica inigualável (tempos de relaxamento T₁ > 100 μs) para qubits de transmônio e memórias quânticas. A correspondência de expansão térmica entre Nb e Al₂O₃ minimiza os defeitos induzidos por tensão, enquanto a alta rigidez mecânica da safira (módulo de Young: 400 GPa) garante a estabilidade estrutural durante o ciclo criogênico. As aplicações incluem processadores de computação quântica, cavidades de aceleradores de partículas que atingem gradientes de aceleração >30 MV/m, detectores de indutância cinética de micro-ondas ultrassensíveis (MKIDs) para astronomia e magnetômetros SQUID de baixo ruído. A inércia química da heteroestrutura também permite a integração com circuitos quânticos complexos por meio de padronização litográfica, posicionando-a como a plataforma de material preferida para hardware quântico dimensionável.

Aplicações de filmes finos de nióbio em substrato de safira

Essa heteroestrutura permite circuitos quânticos supercondutores de alta coerência, formando a base de qubits de transmônio e elementos de memória quântica em processadores quânticos devido à perda dielétrica ultrabaixa da safira (tan δ < 10-⁶ a 4 K) e à alta temperatura crítica do Nb (9,3 K), alcançando tempos de relaxamento de qubit superiores a 100 μs. Ele serve como ressonadores de micro-ondas de alto Q (fatores de qualidade >10⁶) para sistemas de controle/leitura de computação quântica e filtros criogênicos em amplificadores de baixo ruído. A plataforma é essencial para cavidades supercondutoras de radiofrequência (SRF) em aceleradores de partículas, onde filmes de Nb epitaxiais em safira atingem gradientes de aceleração >30 MV/m com resistência de superfície reduzida. Detectores sensíveis aproveitam essa tecnologia, incluindo detectores de indutância cinética de micro-ondas (MKIDs) para astronomia sub-milimétrica e detectores de fóton único de nanofios supercondutores (SNSPDs) para comunicações quânticas. Sensores de precisão, como os magnetômetros SQUID, exploram a estabilidade de quantização de fluxo da heteroestrutura para resolução de campo magnético de nanotesla em imagens cerebrais e caracterização de materiais. As aplicações emergentes incluem sistemas quânticos híbridos que integram componentes fotônicos e dispositivos quânticos topológicos, exigindo interfaces sem defeitos. Sua dureza de radiação também suporta tecnologias quânticas baseadas em satélites e instrumentação de física nuclear.

Filme fino de nióbio em embalagem de substrato de safira

Nossos produtos são embalados em caixas de papelão personalizadas de vários tamanhos com base nas dimensões do material. Os itens pequenos são embalados com segurança em caixas de PP, enquanto os itens maiores são colocados em caixas de madeira personalizadas. Asseguramos o cumprimento rigoroso da personalização da embalagem e o uso de materiais de amortecimento adequados para oferecer proteção ideal durante o transporte.

Embalagem: Caixa de papelão, caixa de madeira ou personalizada.

Por favor, examine os detalhes da embalagem fornecidos para sua referência.

Processo de fabricação

1)Método de teste

(1)Análise da composição química - Verificada por meio de técnicas como GDMS ou XRF para garantir a conformidade com os requisitos de pureza.

(2)Teste de propriedades mecânicas - Inclui testes de resistência à tração, resistência ao escoamento e alongamento para avaliar o desempenho do material.

(3)Inspeção dimensional - Mede a espessura, a largura e o comprimento para garantir a aderência às tolerâncias especificadas.

(4)Inspeção da qualidade da superfície - Verifica se há defeitos como arranhões, rachaduras ou inclusões por meio de exame visual e ultrassônico.

(5)Teste de dureza - Determina a dureza do material para confirmar a uniformidade e a confiabilidade mecânica.

Consulte os procedimentos de testedo SAM para obter informações detalhadas.

Perguntas frequentes sobre filmes finos de nióbio em substrato de safira

Q1. Por que combinar nióbio com safira?

A perda ultrabaixa de micro-ondas da safira (tan δ < 10^-6 a 4 K) e a suavidade em nível atômico minimizam a decoerência quântica, enquanto sua expansão térmica corresponde à do nióbio, reduzindo a tensão interfacial, essencial para dispositivos quânticos de alta coerência.

Q2. Principais aplicativos de computação quântica?

Essa heteroestrutura permite qubits de transmônio com tempos de relaxamento (T₁) >100 μs e ressonadores supercondutores que atingem fatores de qualidade (Q) >10^6, formando o núcleo de processadores quânticos escaláveis e arquiteturas de memória quântica.

Q3. Como ele aprimora os aceleradores de partículas?

Filmes epitaxiais de nióbio em safira permitem que as cavidades SRF sustentem gradientes de aceleração >30 MV/m - o dobro das cavidades convencionais de Nb - reduzindo a resistência da superfície (<5 nΩ) e suprimindo o aprisionamento do fluxo magnético.

Informações relacionadas

1.métodos comuns de preparação

Os wafers de safira do plano R são limpos e recozidos a 1.000-1.200°C em vácuo ultra-alto (<10-⁹ Torr) e, em seguida, gravados com íons de argônio para obter suavidade em nível atômico. O nióbio (99,999% puro) é depositado por pulverização catódica magnetrônica a 400-800°C, alinhando a camada (110) de Nb com a estrutura da safira para minimizar a deformação. O recozimento pós-deposição a 600-900°C aumenta a cristalinidade. Por fim, os filmes são resfriados lentamente e, opcionalmente, cobertos para proteção. Isso produz filmes supercondutores (Tc ≈ 9,3 K) para dispositivos quânticos.