纽约大学与昆士兰大学的研究团队利用行业标准半导体工具，成功在镓掺杂外延锗材料中实现了超导现象。这种新型材料在3.5开尔文以下会转变为超导态，并支持高密度、晶圆级约瑟夫森结阵列的制备——这是量子与低温射频电路的关键基础构件。
研究团队的原型系统在单枚2英寸晶圆上集成了数百万个超导结。通过低温环境下的光刻定义与电学表征，研究人员确认了这些结构既具备超导特性，又满足器件集成所需的实际电流密度要求。
该工艺采用分子束外延技术生长超纯净锗薄膜，并将镓掺杂剂直接置入晶格替代位点。当掺杂浓度达到临界值时，薄膜会发生体超导转变。尤为关键的是，材料界面始终保持外延特性且无无序夹层——这类夹层在混合堆叠结构中通常会显著降低结性能。
这项研究标志着超导材料从传统小批量层状结构，向半导体级衬底上可扩展晶圆级集成的重大转型。由于掺杂锗薄膜采用与化合物半导体及低温CMOS生产相同的外延技术，该平台理论上与现有晶圆厂工艺流程相兼容。
当前超导量子比特阵列与低温微波前端需通过复杂封装步骤才能实现半导体控制逻辑与超导互连的集成。将这两个功能域嵌入单片堆叠结构，可有效解决寄生电容、热锚定及互连可靠性等制约高密度量子系统性能的核心瓶颈。
研究团队特别强调了其结制备工艺的均一性，在大面积区域内展现出高度一致的临界电流密度。虽然转变温度仍限于低温区间，但制造工艺的突破为量子计算、低噪声探测及天基低温射频应用的大规模部署开辟了新路径。
目前研究重点已转向更大尺寸晶圆开发、不同制程节点间的工艺复现性，以及超导锗薄膜与传统片上逻辑的耦合机制。若后续研究能验证这些特性，超导锗材料有望为可扩展量子互连提供切实可行的技术路线。
