Este trabalho apresenta um protocolo detalhado para fabricação de porta-definidos pontos quânticos semicondutores laterais em heteroestruturas arseneto de gálio. Estes dispositivos em nanoescala são usadas para prender alguns elétrons para uso como bits quânticos em processamento de informação quântica ou para outros experimentos mesoscópicas como medições de condutância coerentes.
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Artigo de método
Nanofabricação de GaAs / AlGaAs Quantum Dots laterais de porta definidos
Neste artigo
Resumo
Resumo
Um computador quântico é um computador composto de bits quânticos (qubits), que tira proveito dos efeitos quânticos, como a superposição de estados eo emaranhamento, para resolver certos problemas exponencialmente mais rápido do que com os melhores algoritmos conhecidos em um computador clássico. Porta-definida pontos quânticos laterais na GaAs / AlGaAs são um dos muitos caminhos explorados para a implementação de um qubit. Quando adequadamente fabricado, um tal dispositivo é capaz de reter um pequeno número de electrões de uma certa região do espaço. Os estados de spin de electrões estes podem então ser usados para implementar a lógica 0 e 1 do bit quântico. Dada a escala nanométrica desses pontos quânticos, as instalações de sala limpa oferecendo equipamentos, tais especializada como microscópios eletrônicos de varredura e e-beam-evaporadores são necessários para sua fabricação. Grande cuidado deve ser tomado durante todo o processo de fabricação para manter a limpeza da superfície da amostra e, para evitar danificar as portas frágeis da estrutura. Este papelapresenta o protocolo de fabricação detalhada de porta definidos quantum dots laterais da bolacha a um dispositivo de trabalho. Métodos de caracterização e resultados representativos são também brevemente discutida. Embora este trabalho concentra-se em pontos duplos quântica, o processo de fabricação é o mesmo para pontos simples ou triplo ou mesmo matrizes de pontos quânticos. Além disso, o protocolo pode ser adaptado para o fabrico de quantum dots laterais em outros substratos, tais como átomos de Si / SiGe.
Introdução
Ciência da informação quântica tem atraído muita atenção desde que foi mostrado que os algoritmos quânticos pode ser usado para resolver certos problemas exponencialmente mais rápido do que com os melhores algoritmos clássicos conhecidos 1. Um candidato óbvio para um bit quântico (qubit) é o spin de um único elétron confinado em um ponto quântico, uma vez que é um sistema de dois níveis. Várias arquiteturas foram sugeridos para a implementação de pontos quânticos, incluindo nanofios semicondutores 2, nanotubos de carbono 3, pontos quânticos auto-organizadas 4 e 5 de semicondutores verticais e pontos quânticos lat....
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Protocolo
O processo de fabricação descrito abaixo é feito em um substrato de GaAs / AlGaAs com dimensões de 1,04 x 1,04 centímetros. Vinte dispositivos idênticos são fabricados sobre um substrato deste tamanho. Todas as etapas do processo são realizadas em salas limpas e um material de protecção adequado deve ser utilizado em todos os momentos. Água destilada é utilizada ao longo do processo, mas é simplesmente referido como "água" no protocolo abaixo.
1. Gravura da Mesa
O resultado desta etapa de fabricação é mostrado na Figura 4a.
- Colocar a amostra em um calcinador de plasma com u....
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Resultados
Um dos passos importantes no processo descrito acima é o condicionamento da mesa (passo 1). É importante para gravar o suficiente para remover a seguir 2DEG evitando overetching. Portanto, recomenda-se a utilização de uma amostra de GaAs manequim grandes quantidades para testar a solução de gravação antes de realizar a corrosão das amostras de GaAs / AlGaAs. A taxa de corrosão dos GaAs / AlGaAs heteroestruturas é maior do que a de GaAs, mas a corrosão do manequim podem dar uma indicação sobre se a solução é mais ou meno.......
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Discussão
O processo apresentado acima descreve o protocolo de fabricação de um ponto quântico duplo capaz de atingir o regime de poucos electrões. No entanto, os parâmetros indicados podem variar em função do modelo de calibração e do equipamento utilizado. Portanto, os parâmetros tais como as doses para as exposições, durante os passos de e-beam fotolitografia e terá de ser calibrado antes do fabrico dos dispositivos. O processo pode ser facilmente adaptado para o fabrico de porta definida quantum dots em outros tipos de substr.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a revelar.
Agradecimentos
Os autores agradecem a Michael Lacerte para suporte técnico. MP-L. reconhece o Instituto Canadense de Pesquisas Avançadas (CIFAR), Ciências Naturais eo Conselho de Pesquisa em Engenharia do Canadá (NSERC), da Fundação Canadense para Inovação (CFI) e Fonds de Recherche Québec - Nature et Technologies (FRQNT) pelo apoio financeiro. O dispositivo aqui apresentado foi fabricado em CRN2 e IMDQ instalações, financiados em parte por NanoQuébec. Os GaAs / AlGaAs substrato foi fabricado por ZR Wasilewski, do Instituto de Ciências microestruturais no National Research Council Canada. JCL e CB-O. reconhecer CRSNG e FRQNT de apoio financeiro.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Acetona - CH3COCH3 | Anachemia | AC-0150 | 67-64-1 |
| Álcool Isopropílico (IPA) - (CH3)2CHOH | Anachemia | AC-7830 | 67-63-0 |
| 1165 Removedor | MicroChem Corp | G050200 | 872-50-4 |
| Microposit MF-319 Desenvolvedor | Shipley | 38460 | 75-59-2 |
| Ácido sulfúrico - H2SO4 | Anachemia | AC-8750 | 766-93-9 |
| Peróxido de hidrogênio (30%) - H2O2 | Fisher Scientific | 7722-84-1 | |
| LOR 5A Resistência à decolagem | MicroChem Corp | G516608 | 120-92-3 |
| Microposit S1813 Resistência à foto | Shipley | 41280 | 108-65-6 |
| Microposit S1818 Photo Resist | Shipley | 41340 | 108-65-6 |
| PMMA LMW 4% em anisol | MicroChem Corp | 100-66-3, 9011-14-7 | |
| PMMA HMW 2% em anisol | MicroChem Corp | 100-66-3, 9011-14-7 | |
| GaAs/AlGaAs wafer | National Research Council Canada | Veja a estrutura detalhada da camada em 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 epóxi epóxi | prateada | H20E |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
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