8月19日消息，Nature Materials刊登题为"Krypton-sputtered tantalum films for scalable high-performance quantum devices"的研究论文。论文指出，基于钽（Ta）薄膜的超导量子比特与微波谐振器近期展现出性能的大幅提升，使钽成为超导量子计算应用的明星材料——但迄今为止，直接沉积钽薄膜 largely 依赖超过400°C的高衬底温度来获得体心立方（bcc）相。

该研究证明了一个简洁有力的工艺改进：将溅射气体从氩气更换为氪气，即可在低至200°C的硅衬底上促进bcc相钽薄膜的合成。更重的氪离子在溅射过程中的能量传递与表面原子迁移行为，有利于立方相的形核与稳定，从而提供了与半导体后道工艺（back-end-of-line）兼容的宽工艺窗口。

这一温度窗口的意义在于：量子处理器的规模化制造要求超导层与已在片上的CMOS控制电路集成，而后者无法承受400°C以上的热预算。200°C的沉积温度使钽基量子器件能够与标准半导体后道工艺线兼容，为量子-经典异构集成扫清关键障碍。

从材料工程视角看，此项工作延续了"溅射气体工程"调控薄膜相结构的思路（类似技术在钌、铱薄膜中亦有探索），将惰性气体质量从Ar（40）提升到Kr（84）改变了离子能量分布与反溅射比。对超导量子计算供应链而言，钽基器件的低温可集成化有望降低量子芯片制造对专用高温设备的依赖，加速从实验室器件向晶圆级阵列的过渡。 （来源：Nature Materials）