吉林
康奈尔大学团队把钽薄膜的沉积温度，从400°C降到200°C。方法出奇简单：只换了一种溅射气体——氪气。8月18日，这项研究登上《Nature Materials》。
关键在氪气
钽是超导量子芯片的“主角材料”。它耐腐蚀、性质稳定，做成的量子比特性能漂亮。但钽有个毛病：溅射到硅片上，温度通常要超过400°C。而半导体厂很多现有设备，上限卡在400°C附近。
更麻烦的是，温度太高时，钽会跟硅互相渗透，生成一层厚化合物。这层东西会吃掉量子信息，让芯片性能直线下降。
突破口在溅射环节。
▲ 由瓦拉·法特米领导的一个团队开发了一种方法，利用氪气大幅降低耐腐蚀金属钽的沉积温度，从而产生具有显著更高电子导电性的薄膜。瓦拉·法特米是达菲尔德工程学院应用与工程物理学院助理教授。图片来源：布里奇特·赖因斯科
溅射是芯片制造里的“物理气相沉积”：把气体电离成离子，轰击靶材，把靶原子打出来，在基底上铺成薄膜。过去默认用氩气，氩离子质量数40；换成氪气后，氪离子质量数约84，“力气”翻倍。
论文第一作者Olszewski的思路是：能量够高，让钽在硅表面直接长成想要的晶体相，就不必额外加热。结果确实如此。沉积温度降到200°C，薄膜导电性大幅提升，还给后续工艺留出了安全窗口。
从铝到钽
超导量子芯片的材料路线，过去十年是“铝→铌→钽”。铝最成熟，但性能天花板低；铌不错，可表面氧化物不够干净；钽“干净”，是新宠，可加工门槛一直没解决。这次用氪气调了一下溅射参数，相当于把钽从“实验室贵妇”变成“产线熟客”。
用氪气溅射的钽薄膜做成量子比特后，效果极好。实验室负责人Fatemi直接说：“我们正处在世界最前沿。”
▲ 对硅薄膜上钽的AFM和STEM分析。图片来源：Nature Materials (2026). DOI: 10.1038/s41563-026-02718-z
他特别提到一个细节：现在器件性能对约瑟夫森结的细微变化非常敏感。约瑟夫森结是量子比特的“心脏”——两层超导体夹一层绝缘层，电子靠量子隧穿穿过。以前器件不够好，看不出这一步的影响；现在性能上来了，结做得好不好，直接写在最终指标里。这是“从能跑到能飙车”的升级。
卡点在制造
材料工艺是全球共同的瓶颈。超导量子计算，中国也在押注：中科大、浙江大学、本源量子都有可观的芯片成果。国内产线同样卡在“温度不能太高”上。氪气溅射如果被进一步验证，等于给所有做超导量子芯片的团队递了一把钥匙。
量子计算商业化，卡点不在“概念”，在“制造”。一个让沉积温度降了200°C的改动，看起来不惊天动地，却可能帮钽材料真正跨过“可量产”的门槛。
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