Силициды — сплавы кремния с металлами — давно применяются в микроэлектронике, а теперь привлекают внимание для квантового оборудования. Однако их использование осложнено необходимостью достижения чистоты фаз: одни силицидные фазы сверхпроводящие, другие — нет.
Исследование, опубликованное в Applied Physics Letters (авторы из Нью-Йоркского университета Тандон и Брукхейвенской лаборатории), анализирует влияние подложки на формирование фаз и стабильность границ в сверхпроводящих плёнках силицида ванадия (VSi). Этот материал становится сверхпроводником при 10 К (около -263 °C), что делает его перспективным для квантовых устройств с повышенными рабочими температурами.
Учёные сравнили кристаллические подложки из оксида гафния (HfO₂) и стандартного диоксида кремния (SiO₂). HfO₂ показал большую химическую стабильность, подавляя нежелательные фазы, хотя и разрушается при экстремальных температурах.
Руководитель исследования, профессор Давуд Шахрджерди, подчеркнул: «Граница раздела подложка-плёнка критична для фазово-чистых материалов. Наши данные подтверждают роль дизайна подложки в синтезе».
Визуализация с атомным разрешением выявила, что структура HfO₂ влияет на ориентацию зёрен, способствуя избирательному зарождению фаз. Эти принципы — химическая инертность, термическая стабильность и структурная упорядоченность — применимы к другим сверхпроводящим силицидам и могут улучшить подложки для квантовой техники.
«Результаты дополняют наши модели физического проектирования, расширяя возможности квантового оборудования», — добавил Шахрджерди.
Нестабильность интерфейса в группе B. Изображения в просвечивающем электронном микроскопе в поперечном сечении образцов силицида ванадия на подложках SOI с заглублённым SiO2, отожжённых при (a) 650 °C, (b) 730 °C и (c) 900 °C. Источник:
Applied Physics Letters (2025). DOI: 10.1063/5.0291576
Дополнительная информация: Miguel Manzo-Perez et al, Substrate effects on phase formation and interfacial stability in superconducting vanadium silicide thin films, Applied Physics Letters (2025). DOI: 10.1063/5.0291576
Источник: https://phys.org/news/2025-10-substrate-principles-scalable-superconducting-quantum.html