Questo articolo presenta un protocollo di fabbricazione dettagliato per cancelli definiti punti quantici di semiconduttori laterali su eterostrutture di arseniuro di gallio. Questi dispositivi in nanoscala sono utilizzati per intrappolare alcuni elettroni per l'uso come bit quantici in elaborazione quantistica o per altri esperimenti mesoscopiche quali misure di conduttanza coerenti.
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Articolo metodologico
Nanofabbricazione di Porta definiti-GaAs / AlGaAs laterali Quantum Dots
In questo articolo
Sommario
Abstract
Un computer quantistico è un computer composto da bit quantistici (qubit) che sfrutta effetti quantistici, come la sovrapposizione di stati e di entanglement, per risolvere alcuni problemi esponenzialmente più veloce con i migliori algoritmi conosciuti su un computer classico. Gate-definito quantum dots laterali sul GaAs / AlGaAs sono una delle molte strade esplorate per la realizzazione di un qubit. Se correttamente fabbricato, un tale dispositivo è in grado di intrappolare un piccolo numero di elettroni in una certa regione dello spazio. Gli stati di spin di questi elettroni possono poi essere utilizzati per implementare la logica 0 e 1 del bit quantistico. Data la scala nanometrica di questi punti quantici, camere bianche, offrendo attrezzature-così particolare come microscopi elettronici a scansione ed e-beam-evaporatori sono necessari per la loro fabbricazione. Grande cura deve essere presa durante il processo di fabbricazione per mantenere la pulizia della superficie del campione e per evitare di danneggiare i cancelli fragili della struttura. Questa cartapresenta il protocollo dettagliato di fabbricazione cancelli-definiti punti quantici laterali sul wafer per un dispositivo funzionante. Metodi di caratterizzazione e risultati rappresentativi sono brevemente discussi. Sebbene questo documento si concentra su punti quantici doppi, il processo di fabbricazione rimane la stessa per punti singoli o tripli o anche matrici di punti quantici. Inoltre, il protocollo può essere adattato per fabbricare punti quantici laterali su altri substrati, quali Si / SiGe.
Introduzione
Scienza dell'informazione quantistica ha attirato molta attenzione da quando è stato dimostrato che gli algoritmi quantistici possono essere utilizzati per risolvere alcuni problemi esponenzialmente più veloce che con i più noti algoritmi classici 1. Un candidato naturale per un bit quantistico (qubit) è lo spin del singolo elettrone confinato in un punto quantico poiché è un sistema a due livelli. Numerose le architetture sono state proposte per l'attuazione di punti quantici, tra nanofili semiconduttori 2, nanotubi di carbonio 3, punti quantici auto-assemblati 4 e semiconduttori verticali 5 e punti quan....
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Protocollo
Il processo di fabbricazione descritto di seguito viene fatto su un substrato di GaAs / AlGaAs con dimensioni di 1,04 x 1,04 cm. Venti dispositivi identici sono fabbricati su un substrato di queste dimensioni. Tutte le fasi del processo sono fatte in una camera bianca e la protezione del caso devono essere utilizzati in ogni momento. Acqua deionizzata è utilizzato in tutto il processo, ma viene semplicemente indicato come nel protocollo di seguito "l'acqua".
1. Acquaforte della Mesa
Il risultato di questa fase fabbricazione è mostrata in Figura 4a.
- Posizionare il campio....
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Risultati
Una delle fasi critiche del processo sopra descritto è l'incisione della mesa (passaggio 1). È importante etch sufficiente per rimuovere il sottostante 2DEG evitando overetching. Pertanto, si raccomanda di usare un GaAs bulk campione fittizio di testare la soluzione di attacco prima di eseguire la etch sulle GaAs / AlGaAs campione. La velocità di incisione delle GaAs / AlGaAs eterogiunzione è maggiore di quella del GaAs, ma l'incisione del manichino può dare una indicazione se la soluzione è più o meno reattivo .......
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Discussione
Il processo sopra riportato descrive il protocollo fabbricazione di un doppio punto quantico in grado di raggiungere il regime pochi elettroni. Tuttavia, i parametri indicati possono variare a seconda del modello e taratura delle apparecchiature utilizzate. Pertanto, parametri quali le dosi per esposizioni durante le fasi di e-beam e fotolitografia dovranno essere calibrato prima della fabbricazione dei dispositivi. Il processo può essere facilmente adattato alla fabbricazione di gate-definita punti quantici su altri ti.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Gli autori ringraziano Michael Lacerte per il supporto tecnico. MP-L. riconosce il Canadian Institute for Advanced Research (CIFAR), le scienze naturali e ingegneria Research Council del Canada (NSERC), la Fondazione canadese per l'innovazione (CFI) e il Fonds de Recherche Québec - Nature et Technologies (FRQNT) per il sostegno finanziario. Il dispositivo qui presentato è stato fabbricato a CRN2 e IMDQ impianti, finanziati in parte dalla NanoQuébec. Le GaAs / AlGaAs substrato è stato fabbricato da ZR Wasilewski presso l'Istituto di Scienze microstrutturali presso il National Research Council Canada. JCL e CB-O. riconoscere CRSNG e FRQNT per il sostegno finanz....
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Acetone - CH3COCH3 | Anachemia | AC-0150 | 67-64-1 |
| Alcool isopropilico (IPA) - (CH3)2CHOH | Anachemia | AC-7830 | 67-63-0 |
| 1165 Remover | MicroChem Corp | G050200 | 872-50-4 |
| Microposit MF-319 Sviluppatore | Shipley | 38460 | 75-59-2 |
| Acido solforico - H2SO4 | Anachemia | AC-8750 | 766-93-9 |
| Perossido di idrogeno (30%) - H2O2 | Fisher Scientific | 7722-84-1 | |
| LOR 5A Resistenza al decollo | MicroChem Corp | G516608 | 120-92-3 |
| Microposit S1813 Photo Resist | Shipley | 41280 | 108-65-6 |
| Microposit S1818 Photo Resist | Shipley | 41340 | 108-65-6 |
| PMMA LMW 4% in anisolo | MicroChem Corp | 100-66-3, 9011-14-7 | |
| PMMA HMW 2% in anisolo | MicroChem Corp | 100-66-3, 9011-14-7 | |
| GaAs/AlGaAs wafer | National Research Council Canada | Vedere la struttura dettagliata degli strati in Figura 1. | |
| Ni (99,0%) | Anachemia | ||
| Ge (99,999%) | CERAC inc. | ||
| Au (99.999%) | Kamis inc. | ||
| Ti (99,995%) | Kurt J Lesker | ||
| Al | Kamis inc. | ||
| Tecnologia epossidica epossidica argento | H20E |
Riferimenti
- 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).
- Björk, M. T., Thelander, C., et al. Few-Electron Quantum Dots in Nanowires. Nano Lett. 4
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Ristampe e permessi
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