深亚微米集成电路中的超电感器
超电感是一种电路元件,其特性在于具有超过超导电阻量子(k)的本征阻抗,在计量学、传感技术乃至量子计算领域均有应用价值。然而,这类元件通常需采用具有高密度电感特性的特殊材料,如约瑟夫森结、超导纳米线或扭曲二维材料。该研究团队展示了一种在硅集成电路(IC)中实现的超电感器件,其利用了制造工艺(22纳米FDSOI)中原生的氮化钛薄膜的高动生电感特性(约nH/级)。通过将该超电感与同一集成电路内形成的硅量子点耦合,研究人员成功制备出射频单电子晶体管(rfSET)——半导体量子计算机中最广泛使用的传感器。这种集成化rfSET有效降低了寄生效应,结合高阻抗特性,使其灵敏度较现有最优技术提升超两个数量级,同时器件面积缩小至万分之一。此项成果不仅为密集集成的高性能量子比特传感器阵列奠定了基础,更将高动生电感超导器件与现代硅集成电路的融合开辟了广阔前景,包括天文观测用动生电感探测器阵列,以及基于一维和二维谐振器阵列的超构材料与量子模拟器研究。
