사파이어 기판의 니오븀 박막

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비철금속

니오븀

카탈로그 번호.	NB6964
재료	Nb, 사파이어
모양	필름

첨단 소재 연구 및 생산 전문 기업인Stanford Advanced Materials는 세심한 장인 정신과 엄격한 품질 관리를 통해 각 제품이 국제 최고의 표준에 도달할 수 있도록 보장합니다. 사파이어 기판의 니오븀 박막은 단결정 사파이어(Al₂O₃) 위에 에피택셜 성장된 니오븀 층(임계 온도: 9.3 K)을 결합한 초전도 이종 구조로 양자 컴퓨팅 공진기, 입자가속기 캐비티 및 고주파 전자장치에서 초저 마이크로파 손실을 위해 설계된 초전도 이종 구조입니다.

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설명

사양

사파이어 기판 위의 니오븀 박막 설명

단결정 사파이어(Al₂O₃) 기판 위에 에피택셜 증착된 니오븀 박막은 양자 기술에 최적화된 고성능 초전도 헤테로구조를 형성합니다. 초고진공(<10-⁹ Torr)에서 DC/RF 마그네트론 스퍼터링 또는 분자 빔 에피택시(MBE)를 통해 제조된 이 시스템은 R-면 사파이어에서 낮은 격자 불일치(~1.4%)로 탁월한 결정성을 달성하여 원자적으로 날카로운 인터페이스(거칠기 <0.5 nm RMS)를 생성할 수 있습니다. 니오븀 필름은 임계 온도(T<sub>c</sub> ≈ 9.3 K), 높은 임계 필드(H<sub>c2</sub> ≈ 4.2 K에서 400mT), ~38nm의 일관성 길이등 벌크 초전도 특성에 가까운 특성을 유지합니다 . 결정적으로 사파이어 기판은 초저 마이크로파 손실(유전체 손실 탄젠트 탄 δ < 10-⁶, 4K에서)을 제공하고 2단계 시스템 결함을 억제하여 초전도 공진기에서 기록적으로 높은 품질 계수(Q > 10⁶)를 구현할 수 있습니다. 이 조합은 트랜스몬 큐비트와 양자 메모리를 위한 탁월한 양자 일관성(이완 시간 T₁ > 100μs)을 제공합니다. Nb와 Al₂O₃의 열팽창 매칭은 변형으로 인한 결함을 최소화하고, 사파이어의 높은 기계적 강성(영률: 400 GPa)은 극저온 사이클링 중 구조적 안정성을 보장합니다. 양자 컴퓨팅 프로세서, 30 MV/m 이상의 가속 구배를 달성하는 입자 가속기 캐비티, 천문학용 초고감도 마이크로파 운동 인덕턴스 검출기(MKID), 저소음 SQUID 자력계 등의 응용 분야가 있습니다. 이종 구조의 화학적 불활성은 리소그래피 패터닝을 통해 복잡한 양자 회로와의 통합을 지원하여 확장 가능한 양자 하드웨어를 위한 재료 플랫폼으로 자리매김하고 있습니다.

사파이어 기판의 니오븀 박막 응용 분야

이 이종 구조는 사파이어의 초저 유전 손실(4K에서 tan δ < 10-⁶)과 Nb의 높은 임계 온도(9.3K)로 인해 양자 프로세서에서 트랜지스터 큐비트 및 양자 메모리 소자의 기반을 형성하는 고결합 초전도 양자 회로를 가능하게 하며 100μs 이상의 큐비트 이완 시간을 달성할 수 있습니다. 양자 컴퓨팅 제어/판독 시스템과 저잡음 증폭기의 극저온 필터를 위한 고품질 마이크로파 공진기(품질 계수 > 10⁶)로 사용됩니다. 이 플랫폼은 입자 가속기의 초전도 무선 주파수(SRF) 캐비티에 매우 중요하며, 사파이어의 에피택셜 Nb 필름은 표면 저항을 줄이면서 30 MV/m 이상의 가속 경사도를 달성합니다. 밀리미터 이하의 천문학을 위한 마이크로파 운동 인덕턴스 검출기(MKID)와 양자 통신을 위한 초전도 나노선 단일 광자 검출기(SNSPD) 등 민감한 검출기에는 이 기술이 활용됩니다. SQUID 자력계와 같은 정밀 센서는 뇌 영상 및 재료 특성 분석에서 나노테슬라 자기장 분해능을 위해 헤테로구조의 자속 양자화 안정성을 활용합니다. 새로운 응용 분야에는 결함 없는 인터페이스가 필요한 광자 구성 요소와 위상 양자 소자를 통합하는 하이브리드 양자 시스템이 포함됩니다. 또한 방사선 경도는 위성 기반 양자 기술 및 핵물리학 계측을 지원합니다.