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Article de méthode

Nanofabrication de la porte définis-GaAs / AlGaAs latéraux Quantum Dots

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DOI :

10.3791/50581

⸱

1 novembre 2013

 ,  , 
1Département de Physique, Faculté des Sciences, Université de Sherbrooke

Dans cet article

Résumé

Cet article présente un protocole de fabrication détaillé pour porte-définies semi-conducteurs latéraux points quantiques sur des hétérostructures d'arséniure de gallium. Ces dispositifs nanométriques sont utilisés pour piéger quelques électrons pour être utilisé comme bits quantiques dans le traitement quantique de l'information ou pour d'autres expériences mésoscopiques telles que les mesures de conductance cohérentes.

Résumé

Un ordinateur quantique est un ordinateur composé de bits quantiques (qubits) qui tire profit des effets quantiques, comme superposition d'états et l'intrication, de résoudre certains problèmes de façon exponentielle plus rapide qu'avec les meilleurs algorithmes connus sur un ordinateur classique. Porte-défini points quantiques latéraux sur GaAs / AlGaAs sont l'une des nombreuses pistes explorées pour la mise en œuvre d'un qubit. Lorsqu'il est correctement fabriqué, un tel dispositif est capable de piéger un petit nombre d'électrons dans une certaine région de l'espace. Les états de spin de ces électrons peuvent alors être utilisés pour mettre en œuvre la logique 0 et 1 du bit quantique. Compte tenu de l'échelle nanométrique de ces quantum dots, les installations salles blanches offrant des équipements, tels spécialisé comme microscopes électroniques à balayage et par faisceau d'électrons évaporateurs sont nécessaires à leur fabrication. Un grand soin doit être pris tout au long du processus de fabrication pour maintenir la propreté de la surface de l'échantillon et pour éviter d'endommager les portes fragiles de la structure. Ce papierprésente le protocole de fabrication détaillés de la porte définis par les points quantiques latéraux de la plaquette à un dispositif de travail. Méthodes de caractérisation et les résultats représentatifs sont également brièvement discuté. Bien que ce document se concentre sur les doubles points quantiques, le processus de fabrication reste le même pour les points uniques ou triple ou même les tableaux de points quantiques. Par ailleurs, le protocole peut être adapté pour la fabrication de points quantiques latéraux sur d'autres substrats, tels que Si / SiGe.

Introduction

Quantum sciences de l'information a attiré beaucoup d'attention depuis qu'il a été montré que les algorithmes quantiques peuvent être utilisés pour résoudre certains problèmes de façon exponentielle plus rapide qu'avec les meilleurs algorithmes classiques connus 1. Un candidat évident pour un bit quantique (qubit) est le spin de l'électron unique confiné dans une boîte quantique, car il s'agit d'un système à deux niveaux. De nombreuses architectures ont été proposées pour la mise en œuvre des points quantiques, y compris les semi-conducteurs nanofils 2, nanotubes de carbone 3, les points quantiques auto-assemblées 4 et 5 semi-conducteurs verticaux et les points quantiques latéraux 6. Points quantiques latéraux porte-définies dans GaAs / AlGaAs hétérostructures ont eu beaucoup de succès en raison de leur polyvalence et de leur processus de fabrication est au centre du présent document.

Dans les boîtes quantiques latéraux, le confinement des électrons dans la direction perpendiculaire à la surface de l'échantillon (direction z) is obtenu en choisissant le substrat approprié. La modulation hétérostructure GaAs dopé / AlGaAs présente un gaz d'électrons bidimensionnel (2 DEG) confiné à l'interface entre les AlGaAs et les couches de GaAs. Ces échantillons sont cultivés par épitaxie par jets moléculaires pour obtenir une faible densité d'impuretés qui, combinée à la technique de modulation-dopage, conduit à une forte mobilité des électrons dans le 2DEG. Un schéma des différentes couches de l'hétérostructure ainsi que sa structure de bande sont présentés dans la figure 1. Une grande mobilité électronique est nécessaire dans le 2DEG pour assurer la cohérence des états électroniques sur toute la surface de la boîte quantique. Le substrat utilisé pour le processus de fabrication décrit ci-dessous a été acheté par le Conseil national de recherches du Canada et présente une densité d'électrons de 2,2 x 10 11 cm -2 et une mobilité des électrons de 1,69 x 10 6 cm 2 / Vsec.

Le confinement des électrons dans les directions Parallel à la surface de l'échantillon est obtenue en plaçant des électrodes métalliques sur la surface du substrat. Lorsque ces électrodes sont déposées sur la surface de l'échantillon de GaAs, les barrières de Schottky sont formées 7. Tensions négatives appliquées à ces électrodes conduisent à des obstacles locaux dans le 2DEG dessous de laquelle seuls les électrons avec une énergie suffisante peut traverser. L'appauvrissement de la 2DEG se produit lorsque la tension appliquée est assez négatif qu'aucun électrons ont assez d'énergie pour franchir la barrière. Par conséquent, en choisissant soigneusement la géométrie des électrodes, il est possible de piéger un petit nombre d'électrons entre les régions appauvries de l'échantillon. Le contrôle du nombre d'électrons sur le point, ainsi que l'énergie à effet tunnel entre le point et la 2DEG dans le reste de l'échantillon peut être obtenue par réglage fin des tensions sur les électrodes. Un schéma des électrodes de grille et le gaz d'électrons appauvri est montré à la figure 2. Le design des structures de grille formant le point se trouve dansinspiré par le design utilisé par Barthel et al. 8

Pour contrôler et consulter les informations concernant le nombre d'électrons sur le point, il est utile pour induire et mesurer le courant à travers la dot. Lecture peut aussi être fait en utilisant un Quantum Point de Contact (QPC), qui exige également un courant à travers le 2DEG. Le contact entre les sources 2DEG et la tension est assurée par les contacts ohmiques. Ce sont des tampons métalliques qui sont diffusés à partir de la surface de l'échantillon tout en bas de la 2DEG l'aide d'un rapide processus de recuit thermique standard 7 (voir figures 3a et 4b). Pour éviter les courts-circuits entre la source et le drain, la surface de l'échantillon est gravée de manière que le 2DEG est épuisée dans certaines régions et le courant est forcé de voyager à travers certains canaux spécifiques (voir les figures 3b et 4a). La région où le 2DEG reste est considéré comme le «Mesa».

Les détails du protocole ci-après l'intégralité du processus de fabrication d'un porte-défini de points quantiques latéraux sur un substrat de GaAs / AlGaAs. Le processus est évolutif, car il reste le même, peu importe si le dispositif est fabriqué est un simple, double, triple ou quantum dot ou même un réseau de points quantiques. Manipulation, la mesure, et les résultats de doubles points quantiques fabriqués en utilisant cette méthode sont décrits dans d'autres sections.

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Protocole

Le procédé de fabrication décrit ci-dessous est faite sur une GaAs / AlGaAs substrat avec des dimensions de 1,04 x 1,04 cm. Vingt appareils identiques sont fabriqués sur un substrat de cette taille. Toutes les étapes du processus sont effectués dans une salle blanche et un équipement de protection approprié doit être utilisé à tout moment. Eau déminéralisée est utilisée tout au long du processus, mais elle est simplement appelée «eau» dans le protocole ci-dessous.

1. La gravure de la Mesa

Le résultat de cette étape de fabrication est illustré à la figure 4a.

  1. Placer l'échantillon dans un Asher plasma avec un plasma O 2 à 75 W pendant 2 min pour éliminer les traces de composés indésirables résister ou organique.
  2. Nettoyer l'échantillon dans un bain à ultrasons avec de l'acétone (2x) et IPA pendant 5 minutes chacun. Séchez avec un pistolet N 2 comprimé. Tout au long du protocole de fabrication, l'utilisation d'un bain à ultrasons, évitez d'utiliser des puissances élevées pour éviter d'endommager la tranche de GaAsqui a tendance à cliver.
  3. Cuire l'échantillon dans une étuve à 125 ° C pendant au moins 15 min pour déshydrater la surface. La déshydratation peut également être réalisée en plaçant l'échantillon sur une plaque chauffante à 180 ° C pendant au moins 5 min.
  4. Spin manteau de l'échantillon avec Shipley S1818 résine photosensible à 3500 rpm pendant 30 secondes et faire cuire sur une plaque chauffante à 115 ° C pendant 60 sec. La couche de résister obtenue doit être épaisse d'environ 2,5 um. S1818 est utilisé parce qu'il est épais et est très peu touchée par la solution utilisée dans l'étape 1.11 pour graver le substrat. Tout au long du processus de fabrication, il est important d'éviter surcuisson résine photosensible et e-beam résister à assurer un retrait facile dans les étapes suivantes.
  5. Utilisation d'un dispositif d'alignement de masque de photolithographie et un masque bourrelet de bord afin d'exposer la résine photosensible sur le bord extérieur de l'échantillon. Le masque bourrelet de bord est constitué d'un carré de 1 cm x 1 de chrome sur une plaque de verre. Utilisez la lumière avec une longueur d'onde de 436 nm et d'exposer la résister pendant 10 secondes à 15m W / cm 2. Le wavelength et la puissance sont fixés et peuvent varier selon l'appareil utilisé. Réglez le temps d'exposition et de développement afin d'obtenir des caractéristiques bien définies de la bonne taille.
  6. Développer exposé résister en plongeant l'échantillon dans MF-319 pendant 2 min 10 sec. Agiter lentement au cours de cette étape. Rincer à l'eau pendant 15 secondes et sécher avec un pistolet N 2 comprimé. Le bourrelet de bord doit être supprimée à la fin de cette étape, ce qui laisse une surface de 1 cm x 1 avec une épaisseur uniforme de résister au milieu de l'échantillon. Le bourrelet de bordure est enlevée avant d'exposer le masque mesa pour obtenir un meilleur contact entre le masque et l'échantillon, ce qui conduit à de meilleurs résultats.
  7. Toujours en utilisant le dispositif d'alignement de masque de photolithographie, exposer la résistance en utilisant le masque mesa et 436 nm lumière pour 7 sec à 15 mW / cm 2.
  8. Développer l'exposé résister en plongeant l'échantillon dans MF-319 pendant 2 min 10 sec et en agitant lentement. Rincer pendant 15 secondes dans de l'eau et sécher avec un pistolet N 2 comprimé. Le résister remaining sur l'échantillon a maintenant la forme de la mesa. Le résister permettra de protéger cette région de l'échantillon d'être gravé loin dans les étapes qui suivent.
  9. Pour supprimer toutes les traces de résister à la zone précédemment exposée, l'échantillon est placé dans un Asher plasma et est exposé à un plasma O 2 pendant 1 min à 75 W.
  10. Une solution de H 2 SO 4: H 2 O 2: H 2 O (05:01:55) est utilisé pour graver l'échantillon. Combiner les bonnes proportions de H 2 O 2 et de l'eau, puis ajouter le H 2 SO 4. Cette solution est très réactive lorsqu'elle est d'abord préparée. Attendez 20 min avant de passer à l'étape suivante pour éviter de sur-gravure.
  11. Gravure de l'échantillon en l'immergeant dans la solution acide pendant quelques secondes et rincer immédiatement dans l'eau pendant 30 secondes pour arrêter la réaction. La surface de l'échantillon doit être gravé passé la couche de dopants Si et presque tout le chemin jusqu'à la 2DEG pour assurer l'épuisement dans ces régions (SEe Figure 1). La profondeur de gravure peut varier en fonction du substrat. En règle générale, pour le type de substrat utilisé, une immersion sec 34 mène à la profondeur de gravure désirée de 90-100 nm. Cependant, il est important de ne pas surgraver pour éviter d'endommager le 2DEG. Depuis la vitesse de gravure varie fortement avec le rapport de H 2 SO 4 et H 2 O 2 dans la solution ainsi que le temps d'attente avant la gravure, il est recommandé d'effectuer la gravure par plusieurs immersions de 5-10 sec, au lieu d'un seul 34 sec gravure, et de mesurer la profondeur gravée avec un profilomètre après chaque gravure. La vitesse de gravure relativement lente de cette solution permet un bon contrôle de la profondeur de gravure. Le refroidissement de la solution de gravure inférieure à la température de la pièce peut entraîner une baisse des vitesses de gravure. Toutefois, puisqu'il s'agit d'une gravure peu profonde et le profil d'attaque est sans importance, différentes solutions de gravure peuvent également être utilisés.
  12. Bande de la résistance en plongeant l'échantillon en 1165 Remover à 65 ° C pendant 3 heures. Rincerdans de l'acétone et de l'IPA pendant 5 minutes chacun. Mesurer le profil de gravure avec un profilomètre.

2. La fabrication des contacts ohmiques

Le résultat de cette étape de fabrication est illustré à la figure 4b.

  1. Nettoyer l'échantillon dans un bain à ultrasons par immersion dans de l'acétone (2x) et IPA pendant 5 minutes chacun. Sécher avec un pistolet N 2 comprimé.
  2. Cuire l'échantillon dans une étuve à 125 ° C pendant 15 minutes pour déshydrater la surface.
  3. Spin manteau avec LOR5A à 2500 rpm pendant 30 secondes et faire cuire sur une plaque chauffante à 150 ° C pendant 10 min. Ensuite, tourner manteau avec S1813 à 5000 rpm pendant 30 secondes et cuire sur une plaque chauffante à 110 ° C pendant 60 sec. L'épaisseur de résister résultant sont ~ 600 nm et ~ 1,3 um, respectivement. Deux couches de résister sont utilisés pour faciliter le décollage du métal qui sera déposé à l'étape 2.10.
  4. L'utilisation d'un dispositif d'alignement de masque de photolithographie et le masque de perles de bord, exposer la résister au Ed extérieurge de l'échantillon avec 436 nm lumière pendant 10 secondes à 15 mW / cm 2.
  5. Développer l'exposé résister en plongeant l'échantillon dans MF-319 pendant 2 min 10 sec tout en agitant doucement. Rincer à l'eau pendant 15 secondes et sécher avec un pistolet N 2 comprimé.
  6. Toujours en utilisant le dispositif d'alignement de masque de photolithographie, mais cette fois avec le masque de contact ohmique, aligner les modèles pour les contacts ohmiques sur la gravure mesa. Exposer à 436 nm lumière pendant 6 sec à 15 mW / cm 2.
  7. Développer la résistance à MF-319 pendant 2 min 10 sec tout en agitant doucement. Rincer à l'eau pendant 15 secondes et sécher avec un pistolet N 2 comprimé. Il n'y a plus résister dans les régions où les contacts ohmiques seront déposés. Révélateur dissout le 5A LOR plus rapide que la S1813, laissant une contre-dépouille en dessous de la couche supérieure de résist. Ce profil dans la résine empêche le métal (qui sera déposé à l'étape 2.10) à partir des parois formant les bords de la résine et permet également une remova facilel de la réserve restante et le métal indésirable.
  8. Pour supprimer toutes les traces de résister à la zone précédemment exposée, placer l'échantillon dans un Asher plasma et de l'exposer à un plasma O 2 pendant 1 min à 75 W. Il est important de ne pas laisser l'échantillon reposer pendant trop longtemps dans le plasma car environ 75 nm / min de résister est gravée au cours de cette étape.
  9. Retirer l'oxyde natif de GaAs en plongeant l'échantillon dans une solution de H 2 SO 4: H 2 O (1:5) pendant 30 sec, et le rinçage dans l'eau pendant 30 sec. Sécher avec un pistolet N 2 comprimé. Étape 2.10 doit être effectuée le plus tôt possible afin d'éviter l'oxyde natif de réapparaître.
  10. Utilisez un évaporateur e-beam à déposer 25 nm de Ni, 55 nm de Ge, et 80 nm de Au. Les taux de dépôt sont respectivement de 0,2 nm / s, 0,5 nm / s et 0,5 nm / s. Les vitesses de dépôt sont choisies de sorte que le temps d'évaporation est suffisamment courte pour éviter de chauffer la chambre sans être aussi court que perdre de la précision de l'épaisseur de til couche déposée. Le bi-couche de Ge et Au peut être remplacé par une seule couche de GEAU eutectique si elle est disponible 9.
  11. L'étape précédente métal déposé sur toute la surface de l'échantillon. L'élimination du métal qui est déposé sur la résine se fait par dissolution de celui-ci. Pour ce faire, plonger l'échantillon en 1165 Remover à 65 ° C pendant 3 heures. Pour supprimer tous les métaux indésirables qui peuvent ne pas avoir levé sur son propre, utiliser une pipette pour vaporiser légèrement la surface de l'échantillon avec du dissolvant à chaud. Rincer l'échantillon dans de l'acétone et de l'IPA pendant 5 minutes chacun.
  12. Un recuit de traitement thermique rapide dans le gaz de formage est utilisée pour diffuser le métal déposé jusqu'à la 2DEG de l'échantillon. La température est augmentée à une vitesse de 50 ° C / s jusqu'à une température de 415 ° C est atteinte. L'échantillon est laissé à cette température pendant 20 secondes et est ensuite refroidi rapidement. La durée et la température du recuit sont choisies pour obtenir la plus petite résistance à travers les contacts ohmiques à faibletempérature. Le temps de recuit optimal peut varier en fonction de la profondeur de la 2DEG dans le substrat.

3. Fabrication du Ti / Au Schottky Leads

Le résultat de cette étape de fabrication est présentée dans la figure 4c.

  1. Nettoyer l'échantillon dans un bain à ultrasons par immersion dans de l'acétone (2x) et IPA pendant 5 minutes chacun. Sécher avec un pistolet N 2 comprimé.
  2. Cuire l'échantillon dans une étuve à 125 ° C pendant 15 minutes pour déshydrater la surface.
  3. Spin manteau PMMALMW4% à 5000rpm pendant 30 sec et cuire sur une plaque chauffante à 180 ° C pendant 90 secondes. Ensuite, tourner manteau PMMA HMW 2% à 5000 rpm pendant 30 secondes et cuire sur une plaque chauffante à 180 ° C pendant 90 secondes. L'épaisseur de résister résultant sont ~ 75 nm et environ 40 nm, respectivement. Depuis les fils Ti / Au seront très mince, une seule couche de PMMA peut être utilisé, mais les paramètres de rotation, l'exposition et le développement devra être ajustée en conséquence. Cette remarque s'applique également à til Al pistes et portails (étape 4).
  4. Processus E-beam: Cette partie du processus est très dépendante de l'équipement utilisé et le protocole nécessaire peuvent donc différer considérablement de celle décrite ci-dessous. Les tendances pour les fils sont tirés dans un fichier CAO. Dans ce fichier, les pistes doivent être rédigées sous forme de polygones fermés qui sont de 2 m de large. Les fils sont nécessaires pour communiquer avec les plots de connexion (fabriqué à l'étape 5) à l'Al portes (fabriqué à l'étape 4). Quatre repères d'alignement doivent également être exposés à permettre l'alignement vertical, horizontal et de rotation des fils d'Al et portails sur le Ti / Au Schottky conduit.
    1. Placer l'échantillon dans un microscope électronique à balayage (SEM) qui est équipé pour faire lithographie e-beam. Utilisation d'une ouverture de 10 pm pour réduire la taille du point du faisceau et régler la tension d'accélération de 10 kV pour assurer un bon contraste lors de l'alignement sur les structures précédemment fabriqués. Ajustez la mise au point, la stigmatisation, mais l'alignement ouverture.Mesurer le courant avec une cage de Faraday faisceau.
    2. Aligner le faisceau avec la mesa précédemment gravé et régler l'agrandissement de 300X.
    3. Exposer les pistes. Le SEM est programmé pour exposer les zones souhaitées en les remplissant d'un réseau de points exposés. La distance entre ces points (distance centre-à-centre) est de 5,5 nm, et la dose est de 43 pC / cm 2 (le temps d'exposition dépend du courant de faisceau mesurée à l'étape 3.5.1). Expose marques d'alignement de même pour permettre l'alignement de l'Al portes avec les fils de Ti / Au, dans l'étape 4.
    4. Répéter les étapes 3.5.2 et 3.5.3 pour chacun des 20 dispositifs sur l'échantillon.
  5. Développer la résistance en plongeant l'échantillon dans de l'IPA: H 2 O (9:1) pendant 30 secondes. La solution doit être à une température de 20 ° C. Rincer à l'eau pendant 30 secondes et sécher avec un pistolet N 2 comprimé. Si l'on préfère, le PMMA résiste peuvent être développées en utilisant une IPA: solution MIBK et rinçage à l'IPA pour arrêter la réaction. Un autre dtemps de éveloppement sera nécessaire si cette option est choisie.
  6. Placer l'échantillon dans un Asher plasma et de l'exposer à un plasma O 2 pendant 4 sec à 50 W. Cela supprime 5 nm de résister et assure qu'il n'ya pas de résister à gauche au fond des tranchées formées au cours du processus e-beam.
  7. Retirez l'oxyde natif GaAs en plongeant l'échantillon dans une solution de H 2 SO 4 H 2 O (1:5) pendant 30 secondes et rincez à l'eau pendant 30 secondes. Sécher avec un pistolet N 2 comprimé. Étape 3.8 doit être effectuée le plus tôt possible afin d'éviter l'oxyde natif de réapparaître.
  8. Placer l'échantillon dans un évaporateur et le dépôt par faisceau d'électrons de 10 nm de Ti et de 20 nm de Au, tous deux à une vitesse de 0,1 nm / sec. Il est important pour le titulaire de l'échantillon soit bien mis à la terre et placé à au moins 60 cm de la source pour éviter l'accumulation de charges sur l'échantillon pendant le processus de dépôt.
  9. Lift-off excès de métal en plongeant l'échantillon en 1165 Remover à 65 °C pendant 15 min. Pour supprimer tous les métaux indésirables qui peuvent ne pas avoir levé sur son propre, utiliser une pipette pour vaporiser légèrement la surface de l'échantillon avec du dissolvant à chaud. Rincer à l'acétone et de l'IPA pendant 5 minutes chacun.

4. Fabrication des fils et portails Al Schottky

Le résultat de cette étape de fabrication est illustré à la figure 4d.

La fabrication de l'Al Schottky mène et des portes constitue l'étape la plus critique du processus de fabrication puisque ce sont les portes qui définissent le point. Il est important que le faisceau d'électrons être bien concentré et le courant du faisceau bien réglé à l'étape 4.2. L'exposition et les délais de développement doivent aussi être bien ajustés pour obtenir de petites portes, continues et bien défini. Dans de nombreux protocoles, ces portes et conduit sont fabriqués en Ti / Au et sont exposés simultanément avec les fils précédents lors de l'étape 3. Cependant, un avantage de l'utilisation Al est qu'il peut être oxydé, therefminerai permettant éléments tels que haut portes à être déposé directement sur ​​la surface de l'échantillon, sans la nécessité d'une couche isolante 10 grand.

  1. Répétez les étapes 3.1 à 3.4.2. Cependant, ne pas utiliser le bain à ultrasons pendant le nettoyage de l'échantillon pour éviter d'endommager les fils Ti / Au.
  2. Processus E-beam: Les tendances pour les fils et les portes Al sont dessinés dans un fichier CAO. Les fils d'Al sont utilisés pour communiquer avec le Ti / Au mène à la Al portes et sont attirés par des polygones fermés avec une largeur de 200 nm. Le Al portes ne sont cependant pas établi sous forme de polygones, mais plutôt comme deux lignes simples séparés par 20 nm.
    1. Une fois que la poutre a été alignée sur la mesa, régler le grossissement de 1500 X et aligner le faisceau avec le Ti / Au Schottky conduit.
    2. Exposer les pistes. Utilisation d'une dose de 43 pC / cm 2 et d'une distance de centre à centre de 3,3 nm.
    3. Exposer les portes. Utilisez une dose de ligne de 0.149 NF / cm et une distance de centre à centre de 1,1 nm. Cela conduira à unelargeur de la grille finale de 60 nm.
    4. Répéter les étapes 4.2.1 - 4.2.3 Pour chacun des 20 dispositifs sur l'échantillon.
  3. Répétez les étapes 3.5 à 3.7.
  4. Placer l'échantillon dans un évaporateur et le dépôt par faisceau d'électrons de 30 nm de Al à une vitesse de 0,3 nm / sec.
  5. Répétez l'étape 3.10. Il est important d'être très délicate avec l'échantillon de cette étape en avant pour éviter d'endommager les petites portes al.

5. Fabrication des fils Schottky et des plots de connexion

Le résultat de cette étape de fabrication est illustré à la figure 4e.

  1. Répéter les étapes 2.1 à 2.9, en utilisant un masque photolithographique pour la Schottky mène à la place du masque pour les plots ohmiques.
  2. Placer l'échantillon dans un évaporateur et le dépôt par faisceau d'électrons de 30 nm de Ti et 350 nm de Au à des taux de 0,3 nm / s et respectivement 1 nm / sec. L'épaisse couche de Au déposé facilite la liaison de l'échantillon sur le porte-échantillon, car elle est moins sensible à la déchirure que thinner couches.
  3. Décollage le métal en excès et en restant résistent en plongeant l'échantillon en 1165 Remover à 65 ° C pendant 3 heures. Pour supprimer tous les métaux indésirables qui peuvent ne pas avoir levé sur son propre, utiliser une pipette pour vaporiser légèrement la surface de l'échantillon avec du dissolvant à chaud. Rincer l'échantillon dans de l'acétone et de l'IPA pendant 5 minutes chacun.

6. Dicing des échantillons

  1. Cuire l'échantillon dans une étuve à 125 ° C pendant 15 minutes pour déshydrater la surface.
  2. Spin manteau avec S1818 à 3500 rpm pendant 30 secondes et faire cuire sur une plaque chauffante à 115 ° C pendant 1 min. L'épaisseur de cette couche de réserve n'est pas importante dans la mesure où il est suffisamment épais pour protéger la surface de l'échantillon pendant le découpage en dés.
  3. Placer une couche de découpe du ruban adhésif sur les faces supérieure et inférieure de l'échantillon. La couche de ruban adhésif sur la face supérieure offre une couche supplémentaire de protection à l'appareil lors de dés.
  4. Placer l'échantillon face vers le haut dans un Dicer. Couper l'échantillon dans des dispositifs individuels en découpanttout au long de la couche supérieure de la bande de découpage et le GaAs / AlGaAs plaquette sans couper à travers la couche inférieure du ruban de découpe.
  5. Retirer le ruban de découpe et le protecteur de réserve en plaçant l'échantillon dans de l'acétone pendant quelques minutes. Utilisez des pinces pour tirer délicatement des morceaux de ruban de découpe qui ne soulevez pas de leur propre chef. Rincer les appareils dans IPA et sécher à l'aide d'une arme à feu N 2.

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Résultats

L'une des étapes cruciales du processus décrit ci-dessus est la gravure de la mesa (étape 1). Il est important de suffisamment de gravure pour enlever le dessous 2DEG tout en évitant de sur-gravure. Par conséquent, il est recommandé d'utiliser un échantillon de GaAs factice essentiel de tester la solution de gravure avant d'effectuer la gravure sur les GaAs / AlGaAs échantillon. La vitesse de gravure du GaAs / AlGaAs est plus grande que celle de GaAs, mais la gravure du mannequin peut donner une indication p...

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Discussion

Le processus présenté ci-dessus décrit le protocole de fabrication d'un double point quantique capable d'atteindre le régime quelques électrons. Toutefois, les paramètres indiqués peuvent varier selon le modèle et l'étalonnage de l'équipement utilisé. Par conséquent, les paramètres tels que les doses pour les expositions durant les étapes e-beam et photolithographie devront être étalonné avant la fabrication de dispositifs. Le processus peut facilement être adapté à la fabrication de porte-défini points ...

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n'ont rien à révéler.

Remerciements

Les auteurs remercient Michael Lacerte pour le support technique. MP-L. reconnaît l'Institut canadien de recherches avancées (ICRA), en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), la Fondation canadienne pour l'innovation (FCI) et le Fonds de Recherche Québec - Nature et technologies (FRQNT) pour leur soutien financier. Le dispositif présenté ici a été fabriqué à CRN2 et IMDQ installations, financées en partie par NanoQuébec. Les GaAs / AlGaAs substrat a été fabriqué par ZR Wasilewski de l'Institut des sciences des microstructures au Conseil national de recherches Canada. JCL et CB-O. reconnaître CRSNG et FRQNT d'un soutien financier.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Acétone - CH3COCH3AnachemiaAC-015067-64-1
Alcool isopropylique (IPA) - (CH3)2CHOHAnachemiaAC-783067-63-0
1165 RemoverMicroChem CorpG050200872-50-4
Microposit MF-319 DéveloppeurShipley3846075-59-2
Acide sulfurique - H2SO4AnachemiaAC-8750766-93-9
Peroxyde d’hydrogène (30 %) - H2O2Fisher Scientific7722-84-1
LOR 5A Résistance au soulèvementMicroChem CorpG516608120-92-3
Microposit S1813 Photo ResistShipley41280108-65-6
Microposit S1818 Photo ResistShipley41340108-65-6
PMMA LMW 4 % dans l’anisoleMicroChem Corp100-66-3, 9011-14-7
PMMA HMW 2 % dans l’anisoleMicroChem Corp100-66-3, 9011-14-7
GaAs/AlGaAs waferConseil national de recherches du CanadaVoir la structure détaillée des couches dans Figure 1.
Ni (99.0 %)Anachemie
Ge (99.999 %)CERAC inc.
Au (99.999 %)Kamis inc.
Ti (99,995 %)Kurt J Lesker
AlKamis inc.
Argent ÉpoxyTechnologie ÉpoxyH20E

Références

  1. Shor, P. W. Polynomial-time algorithms for prime factorization and discrete logarithms on a quantum computer. SIAM J. Sci. Comput. 26 (5), 1484-1509 (1997).
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