Oro de pureza ultraalta para la investigación en materiales cuánticos: el caso del material de evaporación de oro al 99,999 %

Antecedentes del cliente

Una universidad líder en investigación especializada en materiales cuánticos estaba desarrollando heteroestructuras de materiales 2D para dispositivos superconductores avanzados. Su objetivo era conseguir una gran longitud libre media de los electrones y una gran longitud de coherencia superconductora en los dispositivos cuánticos fabricados. Con numerosos proyectos en marcha, su laboratorio de I+D necesitaba un material homogéneo y ultrapuro para aplicaciones de evaporación por haz de electrones.

Reto

La universidad se enfrentaba a problemas de inconsistencia en la trayectoria libre media de los electrones debido a los niveles de impurezas en el oro utilizado para la evaporación. Los contaminantes de metales de transición, incluso en niveles de 1 a 5 partes por millón (ppm), obstaculizaban las propiedades superconductoras, lo que provocaba una caída significativa en el rendimiento de los dispositivos y en la coherencia cuántica. Necesitaban un proveedor fiable capaz de suministrar un material de oro con una pureza constante del 99,999 % y, lo que es más importante, un desglose detallado de las impurezas para correlacionar contaminantes específicos con las variaciones de rendimiento.

Por qué eligieron a SAM

Stanford Advanced Materials (SAM) destacó como socio preferido gracias a su amplia experiencia en materiales avanzados, su fiabilidad demostrada y su capacidad para proporcionar análisis detallados de los materiales. El compromiso de SAM con los servicios personalizados, incluido el análisis de impurezas a medida, se ajustaba perfectamente a las rigurosas exigencias de los proyectos de investigación de la universidad.

Solución proporcionada

SAM suministró al cliente 50 g de material de evaporación de oro de pureza ultraalta (99,999 % ) con un tamaño de partícula de 1/8". Para cumplir con los estrictos requisitos del cliente, llevamos a cabo un análisis exhaustivo de más de 60 elementos con una precisión de hasta 0,01 ppm utilizando espectrometría de masas de descarga luminiscente (GD-MS) o espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS). Este nivel de detalle permitió al cliente identificar los contaminantes específicos que podrían afectar a sus electrodos superconductores y almohadillas de contacto.

Además, nos aseguramos de que las partículas de oro mantuvieran un tamaño constante de 1/8" ±0,5 mm, lo que facilitó una velocidad de evaporación uniforme y un flujo estable durante el proceso de deposición por haz de electrones. Para minimizar aún más la contaminación, el oro se envasó en viales sellados con argón, lo que evitó cualquier degradación de la superficie o desgasificación durante el almacenamiento.

Sin embargo, se identificó una disyuntiva: aunque podíamos proporcionar pastillas de tamaños más pequeños y personalizados para la evaporación en barquillo térmico bajo pedido, esto requeriría un plazo de entrega más largo, algo que la universidad quería evitar para sus proyectos urgentes. En última instancia, suministramos el material de 1/8" como una solución fiable para su necesidad apremiante de aplicaciones de alta pureza, sin comprometer en absoluto el análisis de composición elemental.

Resultados e impacto

La universidad observó una notable mejora en los parámetros de rendimiento de sus dispositivos al utilizar el material de oro con una pureza del 99,999 % suministrado por SAM. Tras integrar el oro ultrapuro para la evaporación por haz de electrones, lograron una trayectoria libre media de los electrones más estable, lo que mejoró drásticamente la longitud de coherencia superconductora.

Además, los informes detallados sobre impurezas aportaron claridad a la hora de analizar las variaciones de rendimiento entre los distintos dispositivos, lo que permitió realizar ajustes en su metodología de producción basados en datos. Esto permitió al equipo de investigación optimizar los diseños y llevar a cabo experimentos específicos, lo que les sitúa en una posición que podría garantizarles un lugar destacado en los resultados de la investigación cuántica.

En general, esta colaboración subraya el papel fundamental de SAM en el avance de la investigación sobre materiales cuánticos y pone de relieve nuestra sólida capacidad para respaldar iniciativas científicas de alto nivel.

Si desea obtener más información sobre cómo mejorar sus procesos de deposición por haz de electrones o hablar sobre soluciones de evaporación a medida, le invitamos a consultar nuestros recursos sobre blancos de pulverización y aplicaciones de películas finas.