Um das Quantencomputing zu kommerzialisieren, benötigen Hersteller hochwertige supraleitende Materialien für Mikrochips, aber sie brauchen auch einen zuverlässigen, nachhaltigen Nanofabrikationsprozess.
Tantal ist ein korrosionsbeständiges Metall, das das erste Kriterium erfüllt, aber nicht das zweite. Das liegt daran, dass es bei Temperaturen auf ein Substrat abgeschieden werden muss, die normalerweise 400 Grad Celsius überschreiten – zu heiß für viele aktuelle Werkzeuge von Halbleiter-Foundries.
Cornell-Forscher haben eine Methode entwickelt, die Kryptongas verwendet, um diese Abscheidetemperatur auf 200 Grad zu senken, während auf Silizium, ein standardmäßiges hochwertiges Substrat, abgeschieden wird. Der Prozess führte zu dünnen Schichten, die zudem eine wesentlich höhere elektronische Leitfähigkeit aufweisen.
„Tantal als Material hat sich aus der Perspektive der Geräteleistung als sehr spannend erwiesen, aber seine Herstellbarkeit war aufgrund von Integrationsherausforderungen wie den erforderlichen Prozesstemperaturen mit einigen Fragezeichen versehen“, sagte Valla Fatemi, Assistenzprofessor und Aref and Manon Lahham Faculty Fellow am Cornell Duffield College of Engineering, der das Projekt leitete. „Wir haben eine relativ einfache Änderung herausgefunden, indem wir einige physikalische und materialwissenschaftliche Erkenntnisse genutzt haben, um diese Temperatur in einen Bereich zu senken, der auf Nanofabrikationssysteme in der Industrie übertragbar ist, während wir gleichzeitig gezeigt haben, dass wir in unserem akademischen Kontext eine Spitzenleistung dieser Geräte erzielen können.“
Quantencomputing verspricht, schnellere und komplexere Berechnungen zu bewältigen, indem es die einzigartigen quantenmechanischen Eigenschaften von Supraleitern nutzt, die Strom mit geringem bis gar keinem Energieverlust leiten. Die grundlegenden Bausteine der Hardware sind Quantenbits oder Qubits, die massive Mengen an Informationen speichern und verarbeiten können. Aber die korrekte Kombination von Hochleistungsmaterialien und Nanofabrikationstechniken hat sich als einer der primären Engpässe erwiesen, die die kommerzielle Entwicklung der Technologie verlangsamen.
