Superconducting devices in silicon

L'implementazione di superconduttori qubit nei computer quantistici ha mostrato un enorme potenziale e viene considerata il futuro per tali applicazioni, sebbene la fabbricazione di chip contenenti un numero sufficentemente elevato di qubit rappresenti ancora una grande sfida tecnologica. I superconduttori qubit che oggi sono maggiormente utilizzati per il calcolo quantistico, i transmons, sono gestiti attraverso un flusso magnetico e sono quindi limitati dal cosiddetto "cross-talk" e dalla quantità di corrente elettrica necessaria al loro impiego. La geometria di Gatemon sembra superare questi vincoli. I gatemon si basano su un nuovo tipo di dispositivo chiamato JoFET, ovvero un transistor a effetto campo (FET) dotato di source e drain superconduttori. L'idea è di utilizzare la giunzione S/N/S del FET come giunzione Josephson in cui l'ampiezza della supercorrente può essere controllata da una tensione di gate. Oltre a risolvere tali sfide tecnologiche, questi dispositivi devono essere compatibili con la fabbricazione su larga scala. Per riuscire in ciò, è necessario sviluppare JoFET che siano compatibili con le tecnologie CMOS. Il presente lavoro si concentra sulla fisica e la fabbricazione di interfacce superconduttore PtSi - Silicio, sviluppate con l'obiettivo di fabbricare un JoFET compatibile con CMOS. Il PtSi è ben noto nell'industria CMOS e sembra essere un buon candidato in quanto presenta una temperatura critica di superconduttività (Tc) relativamente alta (circa 1K). La sfida principale nello sviluppo di un JoFET è massimizzare la supercorrente che può fluire attraverso di esso, in quanto tale ampiezza sarà fortemente legata alle prestazioni del qubit gatemon risultante. L'ampiezza della supercorrente è condizionata dalla trasparenza dell'interfaccia S/N (PtSi/Si) e in questo lavoro il tema è stato ampiamente studiato attraverso la misura del comportamento elettrico a temperature molto basse delle giunzioni PtSi/Si, fabbricate sulle linee quasi-industriali del CEA-Leti al fine di fornire nuovi elementi per lo sviluppo del processo di fabbricazione del PtSi/Si JoFET.