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Des scientifiques néerlandais construisent un transistor supraconducteur à la nanoéchelle
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Des scientifiques du Kavli Institute of Nanoscience de Delft (Pays-Bas) et de Philips Research (Eindhoven, Pays-Bas) ont développé des transistors supraconducteurs basés sur des fils d'arséniure d'indium semi-conducteurs à la nanoéchelle, a annoncé Philips le 4 juillet. Les dispositifs permettent la fabrication de circuits électroniques supraconducteurs à la nanoéchelle novateurs et, en même temps, ils offrent des opportunités pour l'étude de phénomènes de transport quantique fondamentaux, explique-t-on chez Philips. L'équipe devrait présenter ses résultats dans l'édition de Science.
Les scientifiques ont montré que la combinaison de fils à la nanoéchelle semi-conducteurs à l'arséniure d'indium et de contacts supraconducteurs basés sur de l'aluminium donne des transistors supraconducteurs reproductibles. Malgré un grand nombre de systèmes et de dispositifs à matériau semi-conducteur, il s'est toujours avéré difficile de combiner des semi-conducteurs avec des matériaux supraconducteurs, principalement en raison des températures extrêmement basses requises pour la supraconductivité. Dans les dispositifs Kavli-Philips, un supracourant peut circuler à travers le nanofil depuis un contact supraconducteur jusqu'à l'autre. Cet effet quantique peut être décrit comme la « fuite » de paires de Cooper (paires d'électrons responsables de la supraconductivité) à partir des contacts supraconducteurs dans le nanofil semi-conducteur. En outre, ce supracourant peut être commandé par une tension de grille qui en fait un transistor à supracourant.
Philips et Kavli ont utilisé un procédé développé récemment pour la croissance des nanofils d'arséniure d'indium. La croissance des nanofils a été réalisée à partir de petites particules d'or par un procédé vapeur liquide solide. La taille des nanoparticules s'étalait de 10 à 100 nanomètres, ce qui a défini le diamètre des nanofils, indique-t-on chez Philips. La longueur des nanofils est proportionnelle au temps de croissance et peut facilement atteindre des dizaines de microns en fournissant un taux d'aspect convenable pour la fabrication du dispositif post-croissance, ajoute-t-on chez Philips.
Le rendement des dispositifs supraconducteurs est suffisamment élevé pour permettre à des circuits supraconducteurs d'inclure plusieurs dispositifs à nanofils de Kavli-Philips. Philips suggère que deux dispositifs à nanofils puissent être utilisés pour fabriquer un détecteur d'énergie quantique à supraconducteur (SQUID) électriquement ajustable. Une deuxième possibilité serait la création d'une diode électroluminescente à nanofil, qui pourrait être fabriquée en alternant la vapeur semi-conductrice entre un matériau dopé en n et en p pendant la croissance. Cela pourrait être utilisé pour transférer les informations quantiques des électrons aux photons.
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