論文の概要: Silicon-based Josephson junction field-effect transistors enabling cryogenic logic and quantum technologies
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.25208v1
- Date: Wed, 29 Oct 2025 06:19:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-30 15:50:45.184091
- Title: Silicon-based Josephson junction field-effect transistors enabling cryogenic logic and quantum technologies
- Title（参考訳）: 低温論理と量子技術を実現するシリコンベースのジョセフソン接合電界効果トランジスタ
- Authors: Yusheng Xiong, Kaveh Delfanazari,
- Abstract要約: JJFET(Josephson Junction Field-Effect Transistor)
超低温における高効率位相コヒーレント動作のための超電導源およびドレイン電極
レビューはジョセフソン接合から電界効果トランジスタへの進化を辿る。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The continuous miniaturisation of metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) from long- to short-channel architectures has advanced beyond the predictions of Moore's Law. Continued advances in semiconductor electronics, even near current scaling and performance boundaries under cryogenic conditions, are driving the development of innovative device paradigms that enable ultra-low-power and high-speed functionality. Among emerging candidates, the Josephson Junction Field-Effect Transistor (JJFET or JoFET) provides an alternative by integrating superconducting source and drain electrodes for efficient, phase-coherent operation at ultra-low temperatures. These hybrid devices have the potential to bridge conventional semiconductor electronics with cryogenic logic and quantum circuits, enabling energy-efficient and high-coherence signal processing across temperature domains. This review traces the evolution from Josephson junctions to field-effect transistors, emphasising the structural and functional innovations that underpin modern device scalability. The performance and material compatibility of JJFETs fabricated on Si, GaAs, and InGaAs substrates are analysed, alongside an assessment of their switching dynamics and material compatibility. Particular attention is given to superconductor-silicon-superconductor Josephson junctions as the active core of JJFET architectures. By unfolding more than four decades of experimental progress, this work highlights the promise of JJFETs as foundational building blocks for next-generation cryogenic logic and quantum electronic systems.
- Abstract（参考訳）: 金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)の長期から短チャネルアーキテクチャへの連続的な小型化はムーアの法則の予測を超えて進んでいる。
低温条件下での現在のスケーリングや性能境界に近い半導体エレクトロニクスの継続的な進歩は、超低消費電力・高速機能を実現する革新的なデバイスパラダイムの開発を推進している。
新興候補の中では、JJFET (Josephson Junction Field-Effect Transistor) は超伝導源とドレイン電極を統合し、超低温で効率的に位相コヒーレントな動作を行う代替手段を提供する。
これらのハイブリッドデバイスは、従来の半導体エレクトロニクスを低温論理と量子回路で橋渡しし、温度領域をまたいだエネルギー効率と高コヒーレンス信号処理を可能にする。
このレビューはジョセフソン接合から電界効果トランジスタへの進化を辿り、現代のデバイスのスケーラビリティを支える構造的および機能的革新を強調した。
Si, GaAs, InGaAs基板上に作製したJJFETの性能と材料適合性を解析し, スイッチングダイナミクスと材料適合性の評価を行った。
特に、JJFETアーキテクチャの活性コアとして、超伝導体-シリコン超伝導体ジョセフソン接合が注目されている。
この研究は、40年以上にわたる実験的進歩を展開することによって、次世代の極低温論理と量子電子システムの基礎的構成要素としてのJJFETの約束を強調している。
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