Puentes multicapa para la electrónica superconductora exprés
Los circuitos superconductores suelen construirse sobre uniones Josephson, lugares donde la corriente fluye sin resistencia a través de una barrera delgada. Normalmente, esa barrera es una capa de óxido, pero sus propiedades son difíciles de controlar a escala nanométrica. En este nuevo trabajo, la barrera es una capa delgada de nitruro de niobio o de titanio, intercalada entre capas de niobio.
Los investigadores fabricaron nanpuentes tridimensionales mediante litografía por haz de electrones y grabado con cloro. La capa superior de niobio proporciona una alta temperatura de transición al estado superconductor, y la capa delgada de nitruro (NbN o TiN) forma el eslabón débil. Este enfoque permite ajustar la brecha superconductora y el efecto de proximidad sin usar haces de iones enfocados ni barreras de óxido.
Los dispositivos se integraron en SQUIDs, sensores de campo magnético ultrasensibles, y se confirmó su funcionamiento a nivel de circuito. Esto abre el camino hacia la producción escalable de uniones Josephson sin óxido para la electrónica superconductora.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2603.20757
We report the realization of multilayer three-dimensional nanobridge Josephson junctions based on Nb/NbN and Nb/TiN superconducting stacks fabricated using electron-beam lithography and chlorine-based dry etching. In this architecture, a high-resistivity nitride layer defines the geometrical weak link, while the top Nb layer sets the overall critical temperature and film quality of the stack. This multilayer design enables engineering of the superconducting gap and proximity effects without relying on focused ion beam milling or oxide tunnel barriers. The devices are successfully integrated into dc SQUIDs, demonstrating reliable circuit-level operation. By combining material selectivity with three-dimensional geometry, this platform provides a scalable route toward oxide-free Josephson junctions suitable for superconducting electronics.
El niobio se vuelve superconductor a unos 9,2 K, temperatura más alta que la del helio líquido, por lo que puede enfriarse de forma relativamente económica.