터널 배리어를 갖는 반도체-초전도체 하이브리드 디바이스

디바이스는 반도체 컴포넌트 및 초전도체 컴포넌트를 포함하는 반도체-초전도체 하이브리드 구조물 - 초전도체 컴포넌트는 알루미늄 층을 포함함 - ; 반도체-초전도체 하이브리드 구조물과의 터널링 통신에서의 적어도 하나의 전도성 리드(lead); 및 반도체-초전도체 하이브리드 구조물과 적어도 하나의 전도성 리드 사이에 배열된 터널 배리어(tunnel barrier)를 포함한다. 전도성 리드는 초전도체 컴포넌트가 전도성 리드로부터 반도체 컴포넌트를 차폐하도록 초전도체 컴포넌트 위에 배열된다. 터널 배리어는 초전도체 컴포넌트와 적어도 하나의 전도성 리드 사이에 배열된다. 터널 배리어는 초전도체 컴포넌트에 일체로 형성된 자연(native) 알루미늄 산화물 층으로 구성된다. 초전도체 컴포넌트에 일체적으로 터널 배리어를 형성하는 것은 전도성 리드와 반도체-초전도체 하이브리드 구조물 사이에 고품질 유전체 배리어를 제공한다. 또한, 디바이스를 제작 및 동작시키기 위한 방법들이 제공된다. A device comprises a semiconductor-superconductor hybrid structure comprising a semiconductor component and a superconductor component, the superconductor component comprising a layer of aluminium; at least one conductive lead in tunnelling communication with the semiconductor-superconductor hybrid structure; and a tunnel barrier arranged between the semiconductor-superconductor hybrid structure and the at least one conductive lead. The conductive lead is arranged over the superconductor component such that the superconductor component shields the semiconductor component from the conductive lead. The tunnel barrier is arranged between the superconductor component and the at least one conductive lead. The tunnel barrier consists of a native aluminium oxide layer formed integrally to the superconductor component. Forming the tunnel barrier integrally to the superconductor component provides a high-quality dielectric barrier between the conductive lead and the semiconductor-superconductor hybrid structure. Also provided are methods for fabricating and operating the device.