具有超导性能的锗材料制成,为开发可扩展量子器件开辟新路径
科技日报·2025-11-04 07:40

研究突破核心观点 - 国际研究团队在锗材料中实现超导性,能够在零电阻状态下导电,使电流无损耗地持续流动 [1] - 该突破为在现有成熟半导体工艺基础上开发可扩展量子器件开辟了新路径 [1] 技术方法与实现 - 通过分子束外延技术将镓原子精确嵌入锗晶格中实现高浓度掺杂,获得高度有序的晶格结构 [1] - 尽管掺杂导致晶格轻微变形,但材料依然稳定,经过调控的锗薄膜在约3.5开尔文(约-269.7℃)时展现出超导性 [1] - 精确控制生长条件克服了高浓度掺杂导致晶体破坏的障碍,从而获得稳定超导态 [2] 材料特性与科学意义 - 锗本身在常规条件下不具备超导能力,但通过改变晶体结构可诱导出支持电子配对的能带结构实现超导 [2] - 这一成果拓展了对Ⅳ族半导体物理性质的理解,锗和硅同属元素周期表Ⅳ族半导体材料 [2] 潜在应用与行业影响 - 该材料打开了将锗用于下一代量子电路、低功耗低温电子设备和高灵敏度传感器的可能性 [2] - 能构建超导与半导体区域之间的清洁界面,是实现集成量子技术的关键一步 [2] - 由于锗已在先进芯片制造中广泛应用,该技术有望兼容现有代工厂流程,加速量子技术实用化进程 [2]