用于驱动 CMOS 负载的光olithography 兼容三端超导开关
摘要
超导器件已实现了在量子探测和超低功耗计算中的突破性性能。尽管如此，对于能够与补偿金属氧化物半导体 (CMOS) 器件直接接口的低温电子平台需求在许多前沿应用中日益增长。在本工作中，我们提出了一种基于光光刻制造的三端微米宽超导线制造的 cryotron 开关 (wTron)，可直接与 CMOS 电子器件接口。wTron 具有输出阻抗超过 1 k，并表现出对环境磁噪声的敏感度较其纳米尺度前身——纳米 cryotron——有所降低。此外，其微米宽导线支持 mA 范围的开关电流，使 wTron 适用于驱动电流需求较高的电阻负载和高度电容的 CMOS 负载。我们通过使用 wTron 来驱动室温 CMOS 电子器件，包括一个 LED 和一个栅极电容为 500 pF 的 MOSFET，来演示了这一能力。随后，我们检查了驱动 CMOS 负载（如 MOSFET、HEMT 和电光调制器）的 wTron 最佳设计参数。 Furthermore, 为演示 wTron 的 Foundry 就绪性，我们使用 MIT Lincoln Laboratory 的 SFQ5ee 超导工艺制造了 wTron 并对其开关行为进行了表征。Our work shows that wTron will facilitate the interface between superconductor electronics and CMOS, thereby paving the way for the development of foundry-compatible cryo-electronic ecosystems to advance next-generation computing and quantum applications.
引用
@article{arxiv.2504.16314,
title = {Photolithography-Compatible Three-Terminal Superconducting Switch for Driving CMOS Loads},
author = {Dip Joti Paul and Tony X. Zhou and Karl K. Berggren},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.16314},
year = {2025}
}
备注
8 figures, Phys. Rev. Applied 24, 024060 - Published 25 August, 2025