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研究人员开发出一种方法，能够生成大面积、均匀且在空气中保持稳定的超薄超导材料。
在这项研究中，来自麻省理工学院及其他机构的研究人员将一种名为二硒化铌的超导材料生长在另一种原子级厚度的碳基材料——石墨烯的下方。
据研究人员介绍，石墨烯层可以保护脆弱的超导体不被氧化，同时引导它以光滑层状在大面积晶圆尺度上生长。
材料保持了超导特性，展现出高动态电感
麻省理工学院电气工程与计算机科学系研究生、本研究的共同第一作者郑旭东（Xudong Sheldon Zheng）透露，仅单层厚的新兴超导体潜力巨大。
郑旭东说：“得益于我们的新工艺，它们不再是只能在极小尺度上制造的材料。如今，科学家们有了激动人心的机会来研究这些材料，将其用于电路，并探索它们的实际应用。”
研究团队透露，他们进一步将这种空气稳定的超导体集成到了超导微波电路中。测试表明，该材料保持了超导特性并展现出高动态电感，而高动态电感是许多量子器件所需的一种资源。
由单层紧密排布的铌原子构成的超薄超导体
从长远来看，这一进展不仅有助于超导量子计算硬件的小型化，也有助于通信或宇宙学领域的超灵敏量子探测器等技术的小型化。据一份新闻稿称，正如研究团队成员最近报告的，二硒化铌是一种超薄超导体，由一层紧密排布的铌原子夹在上下各一层硒原子之间构成，具有非常高的动态电感。
这使得该材料能够在极小的面积内储存大量电感能量。研究人员表示，在小尺寸下实现高动态电感是许多量子器件所追求的设计要素。
该研究发表在《自然》期刊上，揭示了一种“封装外延”机制，能够实现大面积（超过1英寸）、空气稳定的单层二硒化铌（NbSe₂）薄膜（1L-NbSe₂）的生长，并探索其在超导量子电路中的潜力。
根据研究，这项工作代表了一种独特的生长现象：预先沉积在三维衬底（如二氧化硅或氮化硅）上的二维封装层（如石墨烯或六方氮化硼），同时作为模板，在其下方封装层与衬底的界面处外延生长单层二硒化铌，并作为保护盖层防止环境降解。
郑旭东解释道：“通常，一旦我们制备出这种材料并将其从惰性环境中取出，它就会立即开始氧化和降解，最终损坏。”
如果科学家能够将具有足够高动态电感的二硒化铌等薄膜材料纳入量子电路，就可以用一小片薄膜材料取代大面积的电子结，从而使电路更加紧凑。但据新闻稿称，由于二硒化铌在空气中会迅速降解，科学家们一直无法在晶圆尺度上可靠地制造器件，而是依赖剥离技术获得小薄片。
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