p Um novo componente eletrônico da TU Wien (Viena) pode ser uma chave importante para a era da tecnologia da informação quântica:usando um processo de manufatura especial, o germânio puro é ligado ao alumínio de forma que interfaces atomicamente nítidas são criadas. Isso resulta em uma chamada heteroestrutura metal-semicondutor-metal monolítico. p Esta estrutura mostra efeitos únicos que são particularmente evidentes em baixas temperaturas. O alumínio se torna supercondutor - mas não só isso, essa propriedade também é transferida para o semicondutor de germânio adjacente e pode ser controlada especificamente com campos elétricos. Isso o torna perfeitamente adequado para aplicações complexas em tecnologia quântica, como o processamento de bits quânticos. Uma vantagem particular é que, usando essa abordagem, não é necessário desenvolver tecnologias completamente novas. Em vez de, técnicas de fabricação de semicondutores maduras e bem estabelecidas podem ser usadas para permitir a eletrônica quântica à base de germânio. Os resultados já foram publicados na revista Materiais avançados .

p Germânio:difícil formar contatos de alta qualidade

p "O germânio é um material reconhecido por desempenhar um papel importante na tecnologia de semicondutores para o desenvolvimento de componentes mais rápidos e com maior eficiência energética, "diz o Dr. Masiar Sistani do Instituto de Eletrônica de Estado Sólido da TU Wien." No entanto, se alguém pretende usá-lo para produzir componentes em escala nanométrica, você se depara com um grande problema:é extremamente difícil produzir contatos elétricos de alta qualidade, porque mesmo as menores impurezas nos pontos de contato podem ter um grande impacto nas propriedades elétricas. Portanto, nos propusemos a desenvolver um novo método de fabricação que permita propriedades de contato confiáveis ​​e reproduzíveis. "

p Átomos viajando

p A chave para isso é a temperatura:quando o germânio e o alumínio com estrutura nanométrica são colocados em contato e aquecidos, os átomos de ambos os materiais começam a se difundir no material vizinho, mas em extensões muito diferentes:os átomos de germânio movem-se rapidamente para o alumínio, enquanto o alumínio dificilmente se difunde no germânio. "Assim, se você conectar dois contatos de alumínio a um nanofio de germânio fino e aumentar a temperatura para 350 graus Celsius, os átomos de germânio se espalham pela borda do nanofio. Isso cria espaços vazios nos quais o alumínio pode facilmente penetrar, "explica Masiar Sistani." No final, apenas alguns nanômetros de área no meio do nanofio consistem de germânio, o resto foi preenchido com alumínio. "

p Normalmente, alumínio feito de pequenos grãos de cristal, mas esse novo método de fabricação forma um cristal único perfeito no qual os átomos de alumínio estão dispostos em um padrão uniforme. Como pode ser visto no microscópio eletrônico de transmissão, uma transição perfeitamente limpa e atomicamente nítida é formada entre o germânio e o alumínio, sem região desordenada entre eles. Em contraste com os métodos convencionais, onde os contatos elétricos são aplicados a um semicondutor, por exemplo, evaporando um metal, nenhum óxido pode se formar na camada limite.

p Verificação de viabilidade em Grenoble

p A fim de dar uma olhada mais de perto nas propriedades desta heteroestrutura de metal-semicondutor monolítico de germânio e alumínio, Masiar Sistani colaborou com o grupo de engenharia quântica do Prof. Olivier Buisson na Universidade de Grenoble. Descobriu-se que, a nova estrutura de fato tem propriedades bastante notáveis:"Não só fomos capazes de demonstrar a supercondutividade pura, germânio não dopado pela primeira vez, também fomos capazes de mostrar que esta estrutura pode ser alternada entre estados operacionais bastante diferentes usando campos elétricos, "relata o Dr. Masiar Sistani." Esse dispositivo de pontos quânticos de germânio pode não apenas ser supercondutor, mas também completamente isolante, ou pode se comportar como um transistor Josephson, um importante elemento básico dos circuitos eletrônicos quânticos. "

p Esta nova heteroestrutura combina uma ampla gama de vantagens:A estrutura tem excelentes propriedades físicas necessárias para tecnologias quânticas, tais como alta mobilidade do portador e excelente manipulabilidade com campos elétricos, e tem a vantagem adicional de se ajustar bem às tecnologias de microeletrônica já estabelecidas:o germânio já é usado nas arquiteturas de chip atuais e as temperaturas necessárias para a formação da heteroestrutura são compatíveis com esquemas de processamento de semicondutores maduros. "Desenvolvemos uma estrutura que não só tem propriedades quânticas teoricamente interessantes, mas também abre uma possibilidade tecnologicamente muito realista de permitir novos dispositivos de economia de energia, "diz o Dr. Masiar Sistani.