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，并能支持密集的晶圆级约瑟夫森结阵列——这是量子电路与低温射频电路的关键构建模块。
该团队的原型系统展示了在单个2英寸晶圆上集成数百万个超导结的突破。研究人员通过光刻技术定义结结构，并在低温环境下进行电学表征，同时确认了超导特性与器件集成所需的实际电流密度。
该工艺采用分子束外延技术生长超洁净锗薄膜，并将镓掺杂剂直接置入晶格替代位点。当掺杂浓度达到足够高水平时，薄膜会发生体超导转变。关键在于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会显著降低结性能。
这项研究标志着超导材料从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变。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，该平台理论上应与现有晶圆厂工艺流程兼容。
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。将这两个领域嵌入单片堆叠结构后，可消除寄生电容、热锚定及互连可靠性等关键瓶颈——这些因素目前正制约着高密度量子系统的性能提升。
研究团队特别强调了其结制备工艺的均匀性，在大面积区域内展现出高度一致的关键电流密度。虽然转变温度仍严格限定在低温区间，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开辟了更广阔的部署前景。
目前研究重点已转向更大尺寸晶圆、不同制程节点的可重复性，以及超导锗薄膜与传统晶圆逻辑电路的耦合。若后续研究能证实这些特性，超导锗材料或将为可扩展量子互连提供实用化解决方案。
