본 논문에서는 갈륨 비소 헤테로 구조에서 게이트 정의 반도체 측면 양자 도트에 대한 자세한 제조 프로토콜을 제공합니다. 이러한 나노 장치는 양자 정보 처리 또는 일관된 전도도 측정과 같은 다른 중시 실험을위한 양자 비트로 사용하기 위해 몇 가지 전자를 포획하는 데 사용됩니다.
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이 논문에서
요약
초록
양자 컴퓨터는 고전 컴퓨터에서 가장 잘 알려진 알고리즘 기하 급수적으로보다 빠르게 특정 문제를 해결하기 위해, 이러한 국가와 얽힘의 중첩으로, 양자 효과를 활용 양자 비트 (큐 비트)로 구성된 컴퓨터입니다. 게이트 정의 갈륨 비소 / AlGaAs에 측면 양자점 큐 비트의 이행을위한 탐험 많은 도로 중 하나입니다. 제대로 조작 할 때, 이러한 장치 공간의 특정 영역에서 전자의 소수 트랩 할 수 있습니다. 이러한 전자의 스핀 상태는 다음 양자 비트의 논리 0과 1을 구현하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 양자점 나노 미터 스케일을 감안할 때, 클린 룸 시설 전문 장비와 같은 전자 현미경과 전자 빔 증발기는 - 그들의 제조에 필요한 스캔 등을 제공합니다. 신중은 시료 표면의 청결을 유지하고 구조의 허약 게이트 손상을 방지하기 위해 제조 과정 전반에 걸쳐 수행해야합니다. 본 논문작업 장치로 웨이퍼에서 게이트 정의 측면 양자 도트의 상세 제작 프로토콜을 제공합니다. 특성화 방법과 대표적인 결과는 간략하게 설명합니다. 본 논문은 이중 양자점에 집중하지만, 제조 과정은 하나 또는 세 점 또는 양자 도트도 배열 동일하게 유지됩니다. 또한, 프로토콜은 같은시 / SiGe의 다른 기판에 수평 양자점을 제조에 적용 할 수 있습니다.
서론
이 양자 알고리즘이 기하 급수적으로 빠르게 가장 잘 알려진 고전적인 알고리즘 1에 비해 특정 문제를 해결하는 데 사용할 수있는 것으로 나타났습니다 된 이래 양자 정보 과학은 많은 관심을 모으고있다. 이 두 가지 수준의 시스템이기 때문에 양자 비트 (큐 비트)에 대한 명백한 후보는 양자점에 국한 단일 전자의 스핀이다. 다양한 아키텍처는 나노 와이어 2, 탄소 나노 튜브 3, 자기 조립 양자점 4, 반도체 세로 5 횡 양자점 6 반도체 등 양자점의 구현을 위해 제안되었다. 갈륨 비소의 게이트 정의 측면 양자 도트 / AlGaAs 헤테로 때문에 자신의 다재 다능 한 매우 성공하고 그들의 제조 공정이 논문의 초점이다.
측면 양자 도트, 시료 표면에 수직 방향으로 전자의 구속 (Z 방향)으로 나s는 적절한 기판을 선택하여 달성했다. 갈륨 비소 / AlGaAs 변조 도핑 헤테로은 AlGaAs 및 갈륨 비소 층 사이의 인터페이스에 국한 2 차원 전자 가스 (2DEG)를 제공합니다. 이러한 샘플은, 변조 도핑 기술과 결합, 낮은 불순물 밀도를 얻기 위해 분자 빔 에피 택시로 성장 2DEG에서 높은 전자 이동도에 이르게된다....
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프로토콜
아래에 설명 된 제조 공정은 1.04 X 1.04 cm의 크기와 갈륨 비소 / AlGaAs 기판에서 수행됩니다. 스물 동일한 장치는이 크기의 기판에 제작되어 있습니다. 프로세스의 모든 단계는 클린 룸에서 수행되는 적절한 보호 장비는 항상 사용할 수 있어야합니다. 탈 이온수는 프로세스 전반에 걸쳐 사용되지만, 간단히 아래의 프로토콜에서 "물"이라고합니다.
1. 메사 에칭
이 제조 단계의 결과는 그림 4A에 표시됩니다.
- 저항 원치 않는 또는 유기 화합물의 흔적을 제거하는 2 분 75 W에서 O 2 플라즈마 플라즈마 아셀에서 샘플을 놓습니다.
- 5 분 각각 아세톤 (배)와 IPA와 소닉 화장실에서 샘플을 청소합니다. 압축 된 N 2 총을 건조 타격. 제조 프로토콜을 통해, 소닉 목욕을 사용하는 경우, 갈륨 비소 웨이퍼 손상을 방지하기 위해 높은 권한을 사용하지 않도록그 다니엘하는 경향이있다.
- 표면 탈수 적어도 15 분 동안 125 ° C의 오븐에서 샘플을 굽는다. 탈수는 5 분 이상 180 ° C에서 핫 플레이트에 샘플을 배치하여 얻을 수 있습니다.
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결과
위에서 설명한 과정에서 중요한 단계 중 하나는 메사 (1 단계)의 에칭입니다. 그것은 overetching을 피하면서 2DEG 아래를 제거 할 수있을만큼 식각하는 것이 중요합니다. 따라서, 갈륨 비소 / AlGaAs 샘플에 에칭을 수행하기 전에 에칭 솔루션을 테스트하기 위해 대량의 GaAs 더미 샘플을 사용하는 것이 좋습니다. 갈륨 비소 / AlGaAs 이종의 식각 속도는 갈륨 비소보다 크지 만 더미의 에칭 용액이 더 많거나 적은 반응 평소보다이며, 실제 시료의 식각 시간을 적절하게 조정 할 수 있는지 여부에 대한 표시를 제공 할 수 있습니다.
장치가 제작되고 나면, 그들은 실버 에폭시를 사용하여 샘플 홀더에 장착 할 준비가 된 것입니다. 샘플의 본딩 패드와 샘플 홀더의 연결 핀 사이의 와이어 본딩은 25 μm의 알루미늄 와이어를 사용하여 수행됩니다. 그들을 손상의 위험이 있기 때문에 주사 전자 현미경 (SEM)에있는 장치를 관찰하지 않는 것이 좋습니다. 대신상당히 높은 .......
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토론
위에 제시된 프로세스는 몇 가지 - 전자 정권에 도달 할 수 이중 양자점의 제조 프로토콜을 설명합니다. 그러나 주어진 매개 변수가 사용되는 장비의 모델 및 보정에 따라 다를 수 있습니다. 따라서, 전자 빔 리소그래피 단계에서 노출의 복용과 같은 매개 변수는 장치의 제작 전에 보정해야합니다. 이 과정은 쉽게의 제조에 적용 할 수 있습니다 게이트 정의도 2DEG을 제시 같은시 / SiGe의 같은 기질의 다른 유형에 양자 점입니다.
이러한 수직 양자점 같은 장치의 특정 유형의 점에 대한 소스 및 드레인의 터널 장벽은 제조시 결정되며, 이후 5 다양 할 수 없습니다. 게이트 정의 측면 양자점의 장점은 터널 점 장벽뿐만 아니라 점 사이를 전기적으로 제어 할 수 있다는 것입니다. 그러나이 때문에,주의해야점을 정의하는 다른 게이트에 전압의 조작 중에 이러한 값을 유지합니다.
그것은 몇 가지 - 전자 정권에 도달하면, .......
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공개 사항
저자는 공개 아무것도 없어.
감사의 글
저자는 기술 지원을 마이클 Lacerte 감사합니다. MP-L. 재정 지원에 대한 자연 등 기술 (FRQNT) - 고급 연구 (CIFAR), 자연 과학 및 캐나다의 공학 연구위원회 (NSERC), 혁신에 대한 캐나다 재단 (CFI)과 드퐁 드 공들인 퀘벡의 캐나다 연구소 인정합니다. 여기에 제시된 장치는 나노 퀘벡에 의해 일부 자금 CRN2 및 IMDQ 시설에서 제작되었다. 갈륨 비소 / AlGaAs 기판은 국가 연구위원회 캐나다에서 미세 과학 연구소에서 ZR 바실 레프 스키에 의해 제작되었다. JCL 및 CB-O. 재정 지원 CRSNG 및 FRQNT을 인정합니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 아세톤 - CH3COCH3 | Anachemia | AC-0150 | 67-64-1 |
| 이소프로필 알코올 (IPA) - (CH3)2CHOH | Anachemia | AC-7830 | 67-63-0 |
| 1165 Remover | MicroChem Corp | G050200 | 872-50-4 |
| Microposit MF-319 개발자 | Shipley | 38460 | 75-59-2 |
| 황산 - H2SO4 | Anachemia | AC-8750 | 766-93-9 |
| 과산화수소(30%) - H2O2 | Fisher Scientific | 7722-84-1 | |
| LOR 5A 리프트 오프 저항 | MicroChem Corp | G516608 | 120-92-3 |
| Microposit S1813 포토 레지스트 | Shipley | 41280 | 108-65-6 |
| Microposit S1818 포토 레지스트 | Shipley | 41340 | 108-65-6 |
| PMMA LMW 4% (애니솔) | MicroChem Corp | 100-66-3, 9011-14-7 | |
| PMMA HMW 2% (애니솔) | MicroChem Corp | 100-66-3, 9011-14-7 | |
| GaAs/AlGaAs 웨이퍼 | National Research Council Canada (캐나다 국립 연구 위원회 | 그림 1에서 자세한 레이어 구조를 참조하십시오. | |
| Ni (99.0%) | Anachemia | ||
| Ge (99.999%) | CERAC inc. | ||
| Au (99.999%) | 카미스 | ||
| Ti (99.995%) | 커트 J 레스커 | ||
| 알 | 카미스 | ||
| 은 에폭시 | 에폭시 기술 | H20E |
참고문헌
- 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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재인쇄 및 허가
