وصف طبقة رقيقة من النيوبيوم على ركيزة الياقوت
يشكل غشاء رقيق من النيوبيوم المترسب فوق ركيزة من الياقوت أحادي البلورة (Al₂O₃) بنية متغايرة فائقة التوصيل عالية الأداء محسّنة للتقنيات الكمومية. تم تصنيع هذا النظام عن طريق رش المغنطرون المغنطروني بالتردد المستمر/الترددات الراديوية أو الحزمة الجزيئية (MBE) تحت تفريغ فائق (<10-⁹ Torr)، ويحقق هذا النظام تبلورًا استثنائيًا مع عدم تطابق شبكي منخفض (~ 1.4%) على الياقوت على المستوى R، مما ينتج عنه واجهات حادة ذريًا (خشونة <0.5 نانومتر RMS). يحافظ فيلم النيوبيوم على خصائص التوصيل الفائق شبه السائبة: درجة الحرارة الحرجة (T<sub>c</sub> ≈ 9. 3 كلفن )، والمجالات الحرجة العالية (H<sub>c2</sub> ≈ 400 ميجا طن عند 4.2 كلفن)، وأطوال تماسك تبلغ حوالي 38 نانومتر. والأهم من ذلك، توفر الركيزة المصنوعة من الياقوت خسارة منخفضة للغاية في الموجات الدقيقة (ظل فقدان عازل عازل tan δ < 10-⁶ عند 4 كلفن) وتقمع عيوب النظام ثنائي المستوى، مما يتيح عوامل جودة عالية قياسية (Q > 10⁶) في المرنانات فائقة التوصيل. يوفر هذا المزيج تماسكًا كميًا لا مثيل له (أزمنة استرخاء T₁ > 100 ميكروثانية) للكيوبتات الترانسمونية والذواكر الكمية. وتقلل مطابقة التمدد الحراري بين Nb وAl₂O₃O₃ من العيوب الناتجة عن الإجهاد، بينما تضمن الصلابة الميكانيكية العالية للياقوت (معامل يونغ: 400 جيجا باسكال) الاستقرار الهيكلي أثناء التدوير بالتبريد. تشمل التطبيقات معالجات الحوسبة الكمية، وتجاويف معجلات الجسيمات التي تحقق تدرجات تسارع >30 ميجا فولت/متر، وكاشفات الحث الحركي فائقة الحساسية للموجات الدقيقة (MKIDs) لعلم الفلك، ومقاييس المغناطيسية منخفضة الضوضاء SQUID. ويدعم الخمول الكيميائي للبنية المتغايرة كذلك التكامل مع الدوائر الكمومية المعقدة من خلال الزخرفة الليثوغرافية، مما يجعلها المنصة المادية المفضلة للأجهزة الكمومية القابلة للتطوير.
تطبيقات رقاقة النيوبيوم الرقيقة على ركيزة الياقوت
تتيح هذه البنية المتغايرة دارات كمومية فائقة التوصيل عالية التماسك وتشكل أساس كيوبتات الترانسمون وعناصر الذاكرة الكمية في المعالجات الكمومية بسبب فقدان الياقوت المنخفض للغاية للعزل الكهربائي (tan δ < 10-⁶ عند 4 كلفن) ودرجة الحرارة الحرجة العالية لنيوبيوم (9.3 كلفن)، مما يحقق أزمنة استرخاء الكيوبت التي تتجاوز 100 ميكرو ثانية. وهي بمثابة رنانات عالية الجودة في الموجات الدقيقة (عوامل الجودة >10⁶) لأنظمة التحكم/القراءة في الحوسبة الكمومية والمرشحات المبردة في مضخمات منخفضة الضوضاء. وتعد هذه المنصة ضرورية لتجاويف الترددات الراديوية فائقة التوصيل (SRF) في مسرعات الجسيمات، حيث تحقق أغشية Nb الفوقية على الياقوت تدرجات تسارع >30 ميجا فولت/متر مع مقاومة سطحية منخفضة. وتستفيد الكاشفات الحساسة من هذه التقنية، بما في ذلك كاشفات الحث الحركي بالموجات الدقيقة (MKIDs) لعلم الفلك دون المليمترية وكاشفات الفوتون الأحادي الفائق التوصيل النانوي الفائق التوصيل (SNSPDs) للاتصالات الكمية. تستغل أجهزة الاستشعار الدقيقة مثل أجهزة قياس المغناطيسية SQUID استقرار التدفق الكمي للبنية المتغايرة من أجل دقة المجال المغناطيسي النانوية في تصوير الدماغ وتوصيف المواد. تشمل التطبيقات الناشئة الأنظمة الكمومية الهجينة التي تدمج المكونات الفوتونية والأجهزة الكمومية الطوبولوجية، والتي تتطلب واجهات خالية من العيوب. كما تدعم صلابته الإشعاعية التقنيات الكمومية القائمة على الأقمار الصناعية وأجهزة الفيزياء النووية.
تغليف رقائق النيوبيوم الرقيقة على ركيزة الياقوت
يتم تغليف منتجاتنا في علب كرتونية مخصصة بأحجام مختلفة بناءً على أبعاد المادة. يتم تعبئة العناصر الصغيرة بشكل آمن في صناديق PP، بينما يتم وضع العناصر الأكبر حجمًا في صناديق خشبية مخصصة. نضمن الالتزام الصارم بتخصيص التغليف واستخدام مواد توسيد مناسبة لتوفير الحماية المثلى أثناء النقل.
التغليف: كرتون أو صندوق خشبي أو حسب الطلب.
يرجى مراجعة تفاصيل التغليف المقدمة للرجوع إليها.
عملية التصنيع
1.طريقة الاختبار
(1)تحليل التركيب الكيميائي - يتم التحقق منه باستخدام تقنيات مثل GDMS أو XRF لضمان الامتثال لمتطلبات النقاء.
(2)اختبار الخواص الميكانيكية - يشمل اختبارات قوة الشد وقوة الخضوع والاستطالة لتقييم أداء المواد.
(3)فحص الأبعاد - يقيس السُمك والعرض والطول لضمان الالتزام بالتفاوتات المحددة.
(4)فحص جودة السطح - التحقق من وجود عيوب مثل الخدوش أو الشقوق أو الشوائب من خلال الفحص البصري والفحص بالموجات فوق الصوتية.
(5)اختبار الصلابة - يحدد صلابة المواد لتأكيد التوحيد والموثوقية الميكانيكية.
يرجى الرجوع إلى إجراءات اختبارSAM للحصول على معلومات مفصلة.
الأسئلة الشائعة حول رقائق النيوبيوم الرقيقة على ركيزة الياقوت
Q1. لماذا الاقتران بين النيوبيوم والياقوت؟
يقلل فقدان الموجات الدقيقة المنخفض للغاية في الياقوت (تان δ < 10^-6 عند 4 كلفن) والنعومة على المستوى الذري من عدم التماسك الكمي، بينما يتطابق تمدده الحراري مع تمدد النيوبيوم، مما يقلل من الإجهاد البيني، وهو أمر بالغ الأهمية للأجهزة الكمومية عالية التماسك.
Q2. تطبيقات الحوسبة الكمومية الرئيسية؟
تتيح هذه البنية المتغايرة إمكانية استخدام كيوبتات الترانزمون مع أزمنة استرخاء (T₁)>100 ميكروثانية ومرنانات فائقة التوصيل تحقق عوامل جودة (Q)>10^6، مما يشكل جوهر المعالجات الكمية القابلة للتطوير وبنى الذاكرة الكمية.
Q3. كيف تعزز مسرعات الجسيمات؟
تسمح أغشية النيوبيوم فوق اللولبية على الياقوت لتجاويف الترددات فوق الصوتية بالحفاظ على تدرجات تسارع >30 ميجا فولت/م - أي ضعف تجاويف Nb التقليدية - من خلال تقليل مقاومة السطح (<5 nΩ) وقمع حبس التدفق المغناطيسي.
معلومات ذات صلة
1 -طرق التحضير الشائعة
يتم تنظيف رقاقات الياقوت ذات المستوى R وتلدينها عند درجة حرارة تتراوح بين 1000 و1200 درجة مئوية في تفريغ عالي للغاية (<10-⁹ تور)، ثم يتم حفرها بأيونات الأرجون لتحقيق نعومة على المستوى الذري. يتم ترسيب النيوبيوم (نقي بنسبة 99.999%) عن طريق الرش المغنطروني بالتيار المستمر عند درجة حرارة 400-800 درجة مئوية، مع محاذاة طبقة (110) من النيوبيوم مع شبكة الياقوت لتقليل الإجهاد. ويعزز التلدين بعد الترسيب عند درجة حرارة 600-900 درجة مئوية التبلور. وأخيرًا، يتم تبريد الأفلام ببطء وتغطيتها اختياريًا للحماية. وينتج عن ذلك أفلام فائقة التوصيل (Tc ≈ 9 .3 كلفن ) للأجهزة الكمومية.
