当量子计算一次次登上热搜,当“人造太阳”和粒子加速器不断刷新纪录,很少有人注意到,决定这些前沿设备性能上限的,可能是一块不起眼的金属圆管——超导溅射靶材。作为薄膜沉积的核心耗材,超导靶材的纯度与稳定性,正成为量子信息、精密探测与大科学装置领域的“胜负手”。
一、超导靶材:量子时代的“材料基石”
超导溅射靶材是通过物理气相沉积(PVD)工艺,在基片表面镀制超导薄膜的关键原料。在毫开尔文级的极低温环境下,这类薄膜会呈现零电阻的超导特性。以量子计算为例,量子比特的相干时间直接决定量子计算机的运行性能,而目前量子计算核心所用的材料,主要就是高纯铌靶(Nb)与铝靶(Al)。
超导量子器件对杂质极度敏感——材料中微量铁、镍等磁性杂质,都可能造成量子退相干,影响设备稳定性。这正是超导靶材对纯度要求“苛刻”的根本原因。
二、工艺门槛:从 99.999% 到 99.9999% 的纯度进阶
近年来,科研领域对超导材料纯度的要求持续升级,从 99.999%(5N)跃升至 99.9999%(6N)及以上,背后是电解提纯、真空熔炼等工艺体系的持续打磨。以尤特新材公司为例,其通过电解提纯与真空熔炼工艺,让超导薄膜在毫开尔文低温环境下具备优异的零电阻特性,满足量子计算设备的使用标准。
三、应用版图:从量子比特到大科学装置
•精密探测:可用于超导量子干涉仪(SQUID)、单光子探测器(SNSPD)等设备,在医疗领域支撑脑磁图、心磁图检测,在科研领域支撑暗物质探测等前沿研究;
•大科学装置:核聚变、粒子加速器等装置处于强磁场、高辐射的复杂工况,对超导腔体镀膜材料品质要求极高,需要大尺寸、高均匀性的靶材供应。
四、国产力量:尤特新材的探索与实践
成立于 2003 年的广州市尤特新材料有限公司,专注磁控溅射靶材研发与制造二十余年,是国家高新技术企业、专精特新“小巨人”企业,并通过 ISO 9001、ISO 14001、ISO 45001 及 IATF 16949 等体系认证。
在超导材料领域,尤特新材是国内可稳定供应超导与量子电子工业用高纯靶材的企业之一,可提供高均匀性铌化钛(NbTi)、氮化铌(NbN)溅射解决方案,保障单光子探测等精密设备实现高灵敏度探测。公司拥有独立粉末冶金车间与大尺寸靶材绑定技术,可生产 3 米以上大尺寸旋转靶材,满足大科学装置批量镀膜需求。
结语
从量子计算实验室到国家大科学装置,国产超导靶材正在完成从“可用”到“好用”的跨越。尤特新材依托成熟的工艺控制体系,持续输出高品质超导溅射靶材,为国内量子科技研究与大科学装置建设,提供可靠的国产材料支撑。
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