Многослойные мостики для сверхпроводящей электроники экспресс
Сверхпроводящие схемы часто строят на переходах Джозефсона — местах, где ток течёт без сопротивления через тонкий барьер. Обычно таким барьером служит слой оксида, но его свойства трудно контролировать на наноуровне. В новой работе барьером становится тонкий слой нитрида ниобия или титана, зажатый между слоями ниобия.
Исследователи изготовили трёхмерные наномостики с помощью электронно-лучевой литографии и хлорного травления. Верхний слой ниобия обеспечивает высокую температуру перехода в сверхпроводящее состояние, а тонкий слой нитрида (NbN или TiN) образует слабое звено. Такой подход позволяет настраивать сверхпроводящую щель и эффект близости без использования фокусированных ионных пучков и оксидных барьеров.
Устройства встроили в СКВИДы — сверхчувствительные датчики магнитного поля — и подтвердили их работу на уровне схем. Это открывает путь к масштабируемому производству безоксидных джозефсоновских переходов для сверхпроводящей электроники.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском 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.
Ниобий становится сверхпроводящим при температуре около 9,2 К — это выше, чем у жидкого гелия, поэтому его можно охлаждать сравнительно дёшево.