具有原位铝接触的锗量子阱上的电压可调约瑟夫森结
介观与纳米尺度物理
2026-06-26 v1
摘要
电压可调约瑟夫森结（VT-JJ）是超导量子电子学中的新兴元件，有望扩展传统设计的 functionality。虽然VT-JJ与晶圆级半导体工艺高度兼容，但由于未解决的半导体微波损耗，其集成到量子电路中仍然是一个挑战。在这里，一种深台面蚀刻工艺，其中除VT-JJ器件外的外延材料被去除，将促进VT-JJ与低微波损耗电路元件的集成，允许这些电路元件直接放置在低损耗衬底上。锗量子阱通过分子束外延（MBE）在浮区硅衬底上生长，并原位沉积铝接触。这种组合允许形成无氧化物的超导体-半导体界面。深台面蚀刻工艺经过优化，可产生足够的侧壁锥度，以便金属从衬底连续沉积到台面顶部，用于静电门电极和互连。制造的约瑟夫森结表现出栅极可调的超电流，最大临界电流超过100 nA，临界电流-正常电阻乘积为。这些结果表明了一条通往改进电压可调超导电路元件与量子电子构建模块（如耦合器和量子比特）集成的途径。
引用
@article{arxiv.2606.28585,
title = {Voltage-tunable Josephson Junctions on Germanium Quantum Wells with in-situ Aluminum Contacts},
author = {Joshua P. Thompson and Jason T. Dong and Bernardo Langa and Chomani K. Gaspe and Riss Card and Brycelynn Bailey and Shiva Davari and Bethany E. Matthews and Matthew J. Olszta and Silas Hoffman and Thomas M. Hazard and Kyle Serniak and Hugh O. H. Churchill and Kasra Sardashti and Christopher J. K. Richardson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2606.28585},
year = {2026}
}