La electrónica cuántica basada en el germanio

Un avance clave en el procesamiento nanométrico de estructuras de germanio abre una nueva puerta en la electrónica cuántica.

El germanio es un material con un magnífico potencial para la tecnología de semiconductores encaminada al desarrollo de componentes más rápidos y eficientes energéticamente, incluyendo el campo de la electrónica cuántica. Sin embargo, si se utiliza para producir componentes a escala nanométrica, surgen grandes problemas: es muy difícil producir contactos eléctricos de alta calidad con este material. Esto se debe esencialmente a la gran influencia perjudicial de las impurezas. Incluso las impurezas más pequeñas en los puntos de contacto alteran significativamente las propiedades eléctricas del material.

El equipo internacional de Masiar Sistani, del Instituto de Electrónica de Estado Sólido adscrito a la Universidad Tecnológica de Viena (TU Wien) en Austria, se propuso superar ese obstáculo desarrollando un nuevo método de producción.

Y lo ha conseguido. Mediante el nuevo proceso de fabricación, basado en tecnologías ya existentes, el germanio puro se une al aluminio con tanta precisión que se crean superficies de contacto delimitadas atómicamente.

La estructura así conseguida muestra efectos únicos que resultan especialmente evidentes a bajas temperaturas. El aluminio se convierte en superconductor, pero no solo eso; esta propiedad también se transfiere al semiconductor de germanio adyacente y puede controlarse específicamente con campos eléctricos. Esto lo hace muy adecuado para aplicaciones complejas en tecnología cuántica, como el procesamiento de bits cuánticos.

Masiar Sistani. (Foto: TU Wien)

Una ventaja adicional es que la aplicación del nuevo proceso de producción no requiere desarrollar tecnologías de fabricación nuevas. Es factible utilizar técnicas de fabricación de semiconductores ya existentes y bien establecidas para hacer despegar la electrónica cuántica basada en el germanio.

Sistani y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nuevo proceso en la revista académica Advanced Materials, bajo el título “Al–Ge–Al Nanowire Heterostructure: From Single-Hole Quantum Dot to Josephson Effect”. (Fuente: NCYT de Amazings)