摘要 — 我们使用非平衡格林函数形式研究了边缘粗糙度对磁隧道结电传输特性的影响。我们将边缘粗糙度建模为磁隧道结横截面轮廓的随机变化,其特征是相关函数的拉伸指数衰减。形状和尺寸的随机变化改变了横向能量模式轮廓,并导致磁隧道结的电阻和开关电压发生变化。我们发现,由于量子限制效应,随着磁隧道结尺寸缩小,变化会变得更大。提出了一种模型,通过将横截面几何形状近似为具有相同横截面积的圆来有效计算边缘粗糙度效应。可以通过将横截面积近似为椭圆来获得进一步的改进,其纵横比由对应于 2D 横截面的第一个横向特征值确定。这些结果将有助于可靠地设计具有超小磁隧道结的自旋转移力矩磁性随机存取存储器(STT-MRAM)。
基于 Al/AlO x /Al 约瑟夫森结的超导量子比特是通用量子计算机物理实现最有希望的候选者之一。由于可扩展性和与最先进的纳米电子工艺的兼容性,人们可以在单个硅芯片上制造数百个量子比特。然而,由非晶电介质中的双层系统(包括隧道势垒 AlO x )引起的这些系统中的退相干是主要问题之一。我们报告了一种约瑟夫森结热退火工艺开发,用于结晶非晶势垒氧化物(AlO x )。获得了热退火参数对室温电阻的依赖关系。所开发的方法不仅可以将约瑟夫森结电阻提高 175%,还可以将其降低 60%,R n 的精度为 10%。最后,提出了关于隧道势垒结构修改的理论假设。建议的热退火方法可用于为广泛使用的固定频率 transmon 量子比特形成稳定且可重复的隧道屏障和可扩展的频率调整。