納米電阻器:控制材料氧原子含量調(diào)節(jié)阻值
據(jù)《應(yīng)用物理雜志》的一篇研究表明,一種新型氧化鉻薄層電阻可以通過(guò)控制材料氧原子的成分含量來(lái)調(diào)節(jié)。倫敦納米技術(shù)中心的技術(shù)人員們?yōu)榱孔与娐分谱鞒隽艘环N新型小體積高阻值電阻器。這種電阻器促進(jìn)了量子器材在基礎(chǔ)物理研究和計(jì)算領(lǐng)域方面的應(yīng)用。
量子相位滑移電路由極窄極細(xì)的超導(dǎo)材料絲制成,這種小體積高阻值的電阻器的應(yīng)用之一自然就是可以使用在量子相位滑移電路(qps)中。這種極窄極細(xì)的超導(dǎo)絲可以利用量子隧穿效應(yīng)(也就是一種基本的、反直覺(jué)的量子特性)使磁通量在超導(dǎo)絲中來(lái)回移動(dòng)并突破勢(shì)壘,這一優(yōu)點(diǎn)是常規(guī)的經(jīng)典力學(xué)世界所不能達(dá)到的。
倫敦納米技術(shù)中心的實(shí)驗(yàn)科學(xué)家保羅說(shuō),電阻器需要將QPS器件中脆弱不穩(wěn)定的量子態(tài)從充滿噪音的外界隔離出來(lái),在作為電流標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用中,電阻器也能讓量子器件穩(wěn)定工作。但通常集成電路中電阻的常規(guī)材料不能在很小的體積下提供足夠高的阻值。
該納米電阻器由氧化鉻的復(fù)合物制成,通過(guò)控制薄層中氧原子的成分濃度來(lái)調(diào)節(jié)氧化鉻薄層的電阻:氧原子的成分越少,電阻阻值就越小。
將電阻器在同一溫度下冷卻并對(duì)具有不同氧原子和鉻原子比例的材料測(cè)量其電阻率,研究發(fā)現(xiàn),在低溫時(shí)一般都有較高的阻值,而QPS電路所要求的電阻器恰好是需要在低溫下仍然能具有高阻值,因?yàn)楫?dāng)溫度足夠低,量子效應(yīng)就會(huì)超越經(jīng)典效應(yīng)成為主導(dǎo)。
該研究組同時(shí)也描述了氧化鉻薄層在鈮硅材料交界面的接觸電阻特性,在氧化鉻和鈮硅材料之間加入一層金的中間層可以降低接觸阻值。