Name: Nanofabricação de GaAs / AlGaAs Quantum Dots laterais de porta definidos (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-11-01T19:15:00.000+00:00
Duration: 15 min 47 s
Description: Aprenda a fabricar pontos quânticos laterais definidos por portas em heteroestruturas de GaAs/AlGaAs para processamento de informação quântica. Este protocolo detalhado permite alcançar o regime de elétrons únicos em temperaturas baixas.

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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.

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 &quot;água&quot; no protocolo abaixo. 1. Gravura da Mesa O resultado desta etapa de fabricação é mostrado na Figura 4a. <ol><li> Colocar a amostra em um calcinador de plasma com um plasma de O 2 a 75 W durante 2 minutos para remover quaisquer vestígios de compostos indesejados resistir ou orgânico. </li><li> Limpar a amostra num banho sónico com acetona (2x) e IPA, durante 5 min cada. Seque com um N 2 arma comprimido. Durante todo o protocolo de fabricação, quando se utiliza um banho sônico, evitar o uso de altas potências para evitar danificar o wafer GaAsque tem uma tendência a decompor. </li><li> Cozer a amostra num forno a 125 ° C durante pelo menos 15 min para desidratar a superfície. A desidratação pode também ser conseguida colocando a amostra numa placa quente a 180 ° C durante pelo menos 5 min. </li><li> Girar a amostra com revestimento Shipley S1818 fotosensitivo a 3.500 rpm durante 30 segundos e cozer numa placa quente a 115 ° C durante 60 seg. A camada resultante de resistir deve ser de cerca de 2,5 mm de espessura. S1818 é utilizado porque é espessa e é muito pouco afectado pela solução usada no passo 1.11 a corrosão do substrato. Durante todo o processo de fabrico, é importante para evitar overbaking fotossensível e de feixe e resistir a assegurar uma fácil remoção em passos subsequentes. </li><li> Usar uma máscara fotolitográfica alinhador e um bordo talão máscara para expor a resistir na borda exterior da amostra. A borda do grânulo é constituído por uma máscara x 1 centímetro quadrado um cromo sobre uma placa de vidro. Utilização de luz com um comprimento de onda de 436 nm, e exponha o resistir durante 10 seg a 15 m W / cm 2. A wavelength e poder são fixos e podem variar de acordo com a máquina usada. Ajustar o tempo de exposição e desenvolvimento para obter características bem definidas, com o tamanho apropriado. </li><li> Desenvolver resistir exposto por imersão da amostra em MF-319 por 2 min 10 seg. Agita-se lentamente durante este passo. Enxágüe em água por 15 segundos e secar com um N 2 arma comprimido. A borda talão deve ser removido no final desta etapa, deixando uma superfície x 1 1 cm com uma espessura uniforme de resistir no meio da amostra. A borda do grânulo é removido antes de expor a máscara de mesa para se obter um melhor contacto entre a máscara e a amostra, o que conduz a melhores resultados. </li><li> Ainda usando o alinhador de máscara de fotolitografia, expor a resistir usando a máscara de mesa e 436 nm de luz para 7 seg a 15 mW / cm 2. </li><li> Desenvolver o exposto resistir por imersão da amostra em MF-319 por 2 min 10 seg e agitando lentamente. Lavar por 15 segundos em água e seque com um N 2 arma comprimido. O resistir remaining sobre a amostra tem agora a forma de meseta. A resistência irá proteger a região da amostra que está sendo gravado fora nos passos que se seguem. </li><li> Para eliminar todos os vestígios de resistir na área previamente exposto, a amostra é colocada num calcinador plasma e é exposto a um plasma de O 2 durante 1 min a 75 W. </li><li> Uma solução de H 2 SO 4: H 2 O 2: H2O (05:01:55) é utilizado para gravar a amostra. Combine as devidas proporções de H 2 O 2 e água e, em seguida, adicione o H 2 SO 4. Esta solução é muito reactivo quando é primeiramente preparado. Espere 20 minutos antes de prosseguir para a etapa seguinte para evitar overetching. </li><li> Etch da amostra, mergulhando-o na solução ácida durante vários segundos e imediatamente a lavagem em água durante 30 segundos para parar a reacção. A superfície da amostra deve ser gravado após a camada de Si contaminantes e quase todo o caminho até o 2DEG para assegurar o esgotamento nestas regiões (SEe Figura 1). A profundidade da corrosão podem variar dependendo do substrato. Geralmente, para o tipo de substrato utilizado, um segundo imersão 34 conduz à profundidade desejada de etch 90-100 nm. No entanto, é importante não overetch para evitar danificar o 2DEG. Uma vez que a taxa de corrosão varia fortemente com a proporção de H 2 SO 4 e H 2 O 2 na solução, assim como com o tempo de espera antes da corrosão, é recomendável realizar a decapagem por diversos imersões de 5-10 segundos, em vez de um único 34 sec etch, e medir a profundidade gravado com um perfilômetro após cada etch. A taxa de corrosão relativamente lenta desta solução permite um bom controlo da profundidade da corrosão. Arrefecimento a solução de ataque abaixo da temperatura ambiente pode levar a reduzir taxas de corrosão. No entanto, uma vez que é uma corrosão superficial e corrosão do perfil é importante, diferentes soluções de decapagem pode também ser usado. </li><li> Tira a resistir por imersão da amostra em 1165 removedor a 65 ° C durante 3 horas. Enxaguarem acetona e IPA, durante 5 minutos cada. Meça o perfil etch com um perfilômetro. </li></ol> 2. Fabricação dos contatos ôhmica O resultado desta etapa de fabricação é mostrado na Figura 4b. <ol><li> Limpar a amostra num banho sónico por imersão em acetona (2x) e IPA, durante 5 min cada. Seque com um N 2 arma comprimido. </li><li> Cozer a amostra num forno a 125 ° C durante 15 minutos para secar a superfície. </li><li> Girar o revestimento com LOR5A a 2.500 rpm durante 30 segundos e cozer numa placa quente a 150 ° C durante 10 min. Em seguida, o revestimento com S1813 girar a 5000 rpm durante 30 segundos e cozer numa placa quente a 110 ° C durante 60 seg. A espessura resultante de resistir são ~ 600 nm e ~ 1,3 mM, respectivamente. Duas camadas de resistir são usados ​​para facilitar a descolagem do metal que vai ser depositado no passo 2.10. </li><li> Usando um alinhador de máscara de fotolitografia ea borda talão máscara, expor a resistir na ed exteriorge da amostra com luz 436 nm durante 10 segundos a 15 mW / cm 2. </li><li> Desenvolver o exposto resistir por imersão da amostra em MF-319 por 2 min 10 seg, enquanto se agita suavemente. Enxágüe em água por 15 segundos e secar com um N 2 arma comprimido. </li><li> Ainda usando o alinhador de máscara de fotolitografia, mas desta vez com a máscara de contato ôhmico, alinhar os padrões para os contatos óhmicas na gravado mesa. Exponha com 436 nm de luz para 6 seg a 15 mW / cm 2. </li><li> Desenvolver a resistir em MF-319 para 2 min 10 seg, enquanto agitando suavemente. Enxágüe em água por 15 segundos e secar com um N 2 arma comprimido. Não há mais resistir nas regiões em que os contactos óhmicos serão depositadas. O promotor dissolve o 5A LOR mais rápido do que o S1813, deixando um rebaixo abaixo da camada superior de resistir. Este perfil no resistir impede o metal (que será depositado na etapa 2.10) a formação de paredes para as bordas da resistência e permitirá também um equipame fácill dos restantes resistir e metal indesejável. </li><li> Para eliminar todos os vestígios de resistir na área anteriormente exposto, colocar a amostra em um calcinador de plasma e expô-la a um plasma de O 2 durante 1 min a 75 W. É importante que não se permita que a amostra ficar durante demasiado tempo no plasma porque cerca de 75 nm / min de resistir é gravado durante esta etapa. </li><li> Remover o óxido nativo GaAs por imersão da amostra numa soluo de H 2 SO 4: H 2 O (1:5) durante 30 seg e enxaguamento em água durante 30 segundos. Seque com um N 2 arma comprimido. Passo 2,10 deve ser realizada o mais rapidamente possível para evitar que o óxido nativo de reaparecer. </li><li> Use um evaporador e-beam para depositar 25 nm de Ni, 55 nm de Ge e 80 nm de Au. As taxas de deposição são, respectivamente, 0,2 nm / seg, 0,5 nm / seg e 0,5 nm / seg. As taxas de deposição são escolhidos de modo que o tempo de evaporação é suficientemente curto para evitar o aquecimento da câmara, sem ser tão curto que perder precisão da espessura tele depositou camada. A bicamada de Ge e Au pode ser substituído por uma única camada de GeAu eutética se ele está disponível 9. </li><li> O passo anterior de metal depositado sobre toda a superfície da amostra. A remoção do metal que é depositado sobre a protecção é feita através da dissolução do último. Para fazer isso, mergulhar a amostra em 1165 removedor a 65 ° C durante 3 horas. Para remover qualquer metal indesejáveis ​​que podem não ter levantado por si próprio, utilizar uma pipeta para pulverizar ligeiramente a superfície da amostra com removedor quente. Lavar a amostra em acetona e IPA por 5 min cada. </li><li> Um processo de recozimento térmico rápido em gás de formação é utilizado para difundir o metal depositado até o 2DEG da amostra. A temperatura é aumentada a uma taxa de 50 ° C / segundo até a uma temperatura de 415 ° C, é alcançado. A amostra é deixada a esta temperatura durante 20 segundos e depois é arrefecido rapidamente. A duração e a temperatura do recozimento são escolhidos para obter a menor resistência através dos contactos óhmicos a baixatemperatura. O tempo óptimo de recozimento pode variar, dependendo da profundidade do 2DEG no substrato. </li></ol> 3. Fabricação de Ti / Au Schottky Leads O resultado desta etapa de fabricação é mostrado na Figura 4c. <ol><li> Limpar a amostra num banho sónico por imersão em acetona (2x) e IPA, durante 5 min cada. Seque com um N 2 arma comprimido. </li><li> Cozer a amostra num forno a 125 ° C durante 15 minutos para secar a superfície. </li><li> Spin coat PMMALMW4% a 5000rpm durante 30 seg e cozer numa placa quente a 180 ° C durante 90 seg. Em seguida, girar revestimento de PMMA de 2% de HMW a 5.000 rpm durante 30 segundos e cozer numa placa quente a 180 ° C durante 90 seg. O resultando espessuras de resistir são ~ ~ 75 nm e 40 nm, respectivamente. Uma vez que as ligações Ti / Au será muito fina, uma única camada de PMMA pode ser usado, mas os parâmetros de fiação, a exposição e revelação vai precisar de ser ajustadas em consequência. Esta observação aplica-se também a tAl ele leva e portões (passo 4). </li><li> Processo de E-beam: Esta parte do processo é altamente dependente do equipamento utilizado e do protocolo necessário pode, assim, ser muito diferente do descrito abaixo. Os padrões para as ligações são desenhadas em um arquivo CAD. Neste arquivo, as ligações devem ser desenhadas como polígonos fechados que são 2 m de largura. Os condutores são necessários para contactar as almofadas de ligação (fabricado no passo 5) para o Al portas (fabricado no passo 4). Quatro marcas de alinhamento também pode ser exposto para permitir que o alinhamento vertical, horizontal e de rotação das ligações Al e portões para o Ti / Au Schottky leva. <ol><li> Coloque a amostra em um microscópio eletrônico de varredura (SEM), que está equipado para fazer litografia por feixe de elétrons. É uma abertura de 10 um para reduzir o tamanho do ponto do feixe e ajustar a tensão de aceleração de 10 kV para garantir um bom contraste, durante o alinhamento das estruturas previamente fabricados. Ajuste o foco, a estigmatização eo alinhamento de abertura.Medir a corrente com um copo de Faraday feixe. </li><li> Alinhe o feixe com a mesa previamente gravadas e definir a ampliação de 300X. </li><li> Expor os leads. O SEM está programado para expor as áreas desejadas, enchendo-as com uma matriz de pontos expostos. A distância entre estes pontos (a distância de centro a centro) é de 5,5 nm e a dose é de 43 uC / cm 2 (o tempo de exposição dependerá da corrente de feixe medida no passo 3.5.1). Expor as marcas de alinhamento, assim como para permitir que o alinhamento do Al portões com os condutores de Ti / Au na etapa 4. </li><li> Repita os passos 3.5.2 e 3.5.3 para cada um dos 20 dispositivos na amostra. </li></ol></li><li> Desenvolver a resistir por imersão da amostra em IPA: H 2 O (9:1) durante 30 seg. A solução deve estar a uma temperatura de 20 ° C. Enxágüe em água por 30 segundos e secar com um N 2 arma comprimido. Se preferido, o PMMA pode resistir a ser desenvolvido usando um IPA: A solução de MIBK e enxaguamento em IPA para parar a reacção. A d diferenteesenvolvimento tempo será necessário se esta opção for escolhida. </li><li> Colocar a amostra de plasma em um calcinador e expô-la a um plasma de 2 O para 4 segundos a 50 W. Isto remove 5 nm de resistir e assegura que não há resistência à esquerda, na parte inferior das trincheiras formadas durante o processo de feixe electrónico. </li><li> Remover o óxido nativo GaAs por imersão da amostra numa soluo de H 2 SO 4: H 2 O (1:5) durante 30 seg e enxaguamento em água durante 30 segundos. Seque com um N 2 arma comprimido. Passo 3.8 deve ser realizada o mais rapidamente possível para evitar que o óxido nativo de reaparecer. </li><li> Colocar a amostra no evaporador e um depósito de feixe e 10 nm, de Ti e Au de 20 nm, ambas a uma taxa de 0,1 nm / seg. É importante que o suporte de amostras para ser bem ligado à terra e colocado de pelo menos 60 cm de distância da fonte para evitar a acumulação de cargas sobre a amostra durante o processo de deposição. </li><li> Excesso de metal decolagem por imersão da amostra em 1165 Remover a 65 °C durante 15 min. Para remover qualquer metal indesejáveis ​​que podem não ter levantado por si próprio, utilizar uma pipeta para pulverizar ligeiramente a superfície da amostra com removedor quente. Lavar em acetona e IPA por 5 minutos cada. </li></ol> 4. Fabricação dos Schottky Leads e portões Al O resultado desta etapa de fabricação é mostrada na Figura 4d. A fabricação do Al Schottky e leva portões constitui a etapa mais importante do processo de fabricação uma vez que estes são os portões que definem o ponto. É importante que o feixe de electrões ser bem focado e corrente de feixe bem ajustado no passo 4.2. A exposição dos tempos de desenvolvimento e também deve ser bem ajustado para se obter as pequenas portas, contínua e bem definida. Em muitos protocolos, estas portas e leva são fabricados em Ti / Au e são expostos simultaneamente com os fios anteriores durante a etapa 3. No entanto, uma vantagem da utilização de Al é que ele pode ser oxidado, Therefminério permitindo a elementos, tais como portas de topo a ser depositado directamente sobre a superfície da amostra, sem a necessidade de uma grande camada de isolamento 10. <ol><li> Repita os passos 3.1 a 3.4.2. No entanto, não use o banho sônico durante a limpeza da amostra para evitar danificar os fios Ti / Au. </li><li> Processo E-beam: Os padrões para as ligações Al e portões são desenhadas em um arquivo CAD. Os cabos de Al são usadas para contatar o Ti / Au leva à Al portões e são desenhados como polígonos fechados, com uma largura de 200 nm. O Al portões, contudo, não são desenhados como polígonos, mas como duas linhas individuais separadas por 20 nm. <ol><li> Uma vez que o feixe foi alinhada com a mesa, defina a ampliação para 1.500 X e alinhar o feixe com a Ti / Au Schottky leva. </li><li> Expor os leads. Utilização de uma dose de 43 uC / cm 2 e a uma distância de centro a centro de 3,3 nm. </li><li> Expor os portões. Use a dose linha de 0,149 NC / cm e uma distância de centro a centro de 1,1 nm. Isto irá levar a umlargura portão final de 60 nm. </li><li> Repita os passos 4.2.1 - 4.2.3 para cada um dos 20 dispositivos na amostra. </li></ol></li><li> Repita os passos de 3,5-3,7. </li><li> Colocar a amostra no evaporador e um depósito de feixe e de Al de 30 nm a uma taxa de 0,3 nm / seg. </li><li> Repita o passo 3.10. É importante ser muito delicada com a amostra a partir deste passo em diante, para evitar danificar as pequenas portas Al. </li></ol> 5. Fabricação dos Leads Schottky e Bonding Pads O resultado desta etapa de fabricação é mostrado na Figura 4e. <ol><li> Repita os passos de 2,1-2,9, utilizando-se uma máscara para a photolithographic Schottky leva em vez da máscara para as almofadas óhmicas. </li><li> Coloque a amostra em um evaporador e depósito e-beam 30 nm de Ti e 350 nm de Au com taxas de 0,3 nm / seg e 1 nm / s, respectivamente. A espessura da camada depositada de Au facilita a ligação da amostra ao suporte da amostra, porque é menos propenso a rasgar do que thicamadas nner. </li><li> Descolagem do metal em excesso e permanecer resistir por imersão da amostra em 1165 removedor a 65 ° C durante 3 horas. Para remover qualquer metal indesejáveis ​​que podem não ter levantado por si próprio, utilizar uma pipeta para pulverizar ligeiramente a superfície da amostra com removedor quente. Lavar a amostra em acetona e IPA por 5 min cada. </li></ol> 6. Cubos das amostras <ol><li> Cozer a amostra num forno a 125 ° C durante 15 minutos para secar a superfície. </li><li> Girar o revestimento com S1818 a 3.500 rpm durante 30 segundos e cozer numa placa quente a 115 ° C durante 1 min. A espessura desta camada de resistir não é importante, desde que seja suficientemente espessa para proteger a superfície da amostra durante o corte em cubos. </li><li> Depositar uma camada de fita de corte em cubos sobre as faces superior e inferior da amostra. A camada de fita adesiva sobre a face superior apresenta uma camada de protecção adicional para o dispositivo durante o corte em cubos. </li><li> Coloque a amostra de face para cima em um dicer. Cortar a amostra em dispositivos individuais por cortarpor todo o caminho através da camada superior da fita em cubos e os GaAs / AlGaAs bolacha sem corte através da camada inferior de fita de corte em cubos. </li><li> Remover a fita de corte em cubos e o protector resistir colocando a amostra em acetona, durante alguns minutos. Use uma pinça para puxar suavemente pedaços de fita em cubos que não levantar por conta própria. Lavar os dispositivos em IPA e seque usando uma arma de 2 N. </li></ol>

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<li>Liu, X. L., Hug, D., Vandersypen, L. M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gate-Defined+Graphene+Double+Quantum+Dot+and+Excited+State+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Gate-Defined Graphene Double Quantum Dot and Excited State Spectroscopy.</a> Nano Lett. 10 (5), 1623-1627 (2010).</li>
<li>Frey, T., Leek, P. J., Beck, M., Blais, A., Ihn, T., Ensslin, K., Wallraff, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dipole+Coupling+of+a+Double+Quantum+Dot+to+a+Microwave+Resonator%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Dipole Coupling of a Double Quantum Dot to a Microwave Resonator.</a> Phys. Rev. Lett. 108, 046807(2012).</li>
<li>Pioro-Ladrière, M., Tokyra, Y., Obata, T., Kubo, T., Tarucha, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micromagnets+for+coherent+control+of+spin-charge+qubit+in+lateral+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Micromagnets for coherent control of spin-charge qubit in lateral quantum dots.</a> Appl. Phys. Lett. 90 (2), 024105(2007).</li>
</ol>

Os autores não têm nada a revelar.

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...

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 laterais 6. Pontos quânticos laterais portão definidos em GaAs / AlGaAs heteroestruturas foram muito bem sucedidos por causa de sua versatilidade e seu processo de fabricação é o foco deste artigo. Em quantum dots laterais, o confinamento dos electrões na direcção perpendicular à superfície da amostra (direcção z) is atingido pela escolha do substrato adequado. A modulação heteroestrutura dopado GaAs / AlGaAs apresenta um gás de electrões bidimensional (2DEG) confinada à interface entre as AlGaAs e as camadas de GaAs. Estas amostras são cultivadas por epitaxia de feixe molecular, para obter uma densidade baixa impureza, que, combinada com a técnica de modulação de-dopagem, conduz a uma elevada mobilidade de electrões na 2DEG. Um esquema das diferentes camadas da heteroestrutura bem como a sua estrutura de banda são mostrados na Figura 1. A mobilidade dos electrões é maior na 2DEG necessário para assegurar a coerência dos estados electrónicos sobre toda a superfície do quantum dot. O substrato utilizado para o processo de fabricação descrito abaixo foi comprada do Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá e apresenta uma densidade de elétrons de 2,2 x 10 11 cm -2 e uma mobilidade de elétrons de 1,69 x 10 6 centímetros 2 / VSEC. O confinamento de elétrons em direções parallel à superfície da amostra é obtida por colocação de eléctrodos metálicos sobre a superfície do substrato. Quando estes eléctrodos são depositados sobre a superfície da amostra de GaAs, as barreiras são formadas Schottky 7. Tensões negativas aplicadas a esses eletrodos originar entraves locais na 2DEG abaixo do qual apenas os elétrons com energia suficiente podem cruzar. A exaustão da 2DEG ocorre quando a tensão aplicada é negativa o suficiente para que não há electrões têm energia suficiente para atravessar a barreira. Portanto, escolhendo cuidadosamente a geometria dos eléctrodos, é possível prender de um pequeno número de electrões entre as regiões empobrecido da amostra. Controlo de o número de electrões em ponto, bem como a energia de túnel entre o ponto e o 2DEG no resto da amostra pode ser obtido por ajuste fino das tensões nos eléctrodos. Um esquema dos eléctrodos de porta e o gás empobrecido de electrões é mostrado na Figura 2. O projeto para as estruturas que formam o portão ponto está naspired pelo projeto usado por Barthel et al. 8 Para controlar e ler informações sobre o número de elétrons no ponto, é útil para induzir e medir a corrente através do ponto. Leitura também pode ser feito por meio de um ponto de contacto do quantum (QPC), que também requer uma corrente através da 2DEG. O contacto entre as fontes e 2DEG tensão é assegurada através de contactos óhmicos. Trata-se de pastilhas metálicas que são difundidos a partir da superfície da amostra de todo o caminho até o 2DEG usando um recozimento térmico rápido processo padrão 7 (ver Figuras 3a e 4b). Para evitar um curto-circuito entre a fonte eo dreno, a superfície da amostra é gravado para que o 2DEG está esgotada em algumas regiões ea corrente é forçado a viajar através de alguns canais específicos (ver Figuras 3b e 4a). A região onde o 2DEG ainda permanece é referido como a &quot;mesa&quot;. Os seguintes detalhes do protocolo de todo o processo de fabricação de uma porta-definido ponto quântico lateral sobre um substrato de GaAs / AlGaAs. O processo é escalável, uma vez que continua a ser o mesmo, independentemente se o dispositivo está sendo fabricado é um único, duplo ou triplo quantum dot ou mesmo uma matriz de pontos quânticos. Manipulação, medição e resultados para os pontos quânticos duplos fabricados utilizando este método são discutidos em mais seções.

<table><tbody><tr><td>Acetona - CH3COCH3</td><td>Anachemia</td><td>AC-0150</td><td>67-64-1</td></tr><tr><td>Álcool Isopropílico (IPA) - (CH3)2CHOH</td><td>Anachemia</td><td>AC-7830</td><td>67-63-0</td></tr><tr><td>1165 Removedor</td><td>MicroChem Corp</td><td>G050200</td><td>872-50-4</td></tr><tr><td>Microposit MF-319 Desenvolvedor</td><td>Shipley</td><td>38460</td><td>75-59-2</td></tr><tr><td>Ácido sulfúrico - H2SO4</td><td>Anachemia</td><td>AC-8750</td><td>766-93-9</td></tr><tr><td>Peróxido de hidrogênio (30%) - H2O2</td><td>Fisher Scientific</td><td></td><td>7722-84-1</td></tr><tr><td>LOR 5A Resistência à decolagem</td><td>MicroChem Corp</td><td>G516608</td><td>120-92-3</td></tr><tr><td>Microposit S1813 Resistência à foto</td><td>Shipley</td><td>41280</td><td>108-65-6</td></tr><tr><td>Microposit S1818 Photo Resist</td><td>Shipley</td><td>41340</td><td>108-65-6</td></tr><tr><td>PMMA LMW 4% em anisol</td><td>MicroChem Corp</td><td></td><td>100-66-3, 9011-14-7</td></tr><tr><td>PMMA HMW 2% em anisol</td><td>MicroChem Corp</td><td></td><td>100-66-3, 9011-14-7</td></tr><tr><td>GaAs/AlGaAs wafer</td><td>National Research Council Canada</td><td>Veja a estrutura detalhada da camada em Figura 1.</td><td></td></tr><tr><td>Ni (99,0%)</td><td>Anachemia</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ge (99,999%)</td><td>CERAC inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Au (99.999%)</td><td>Kamis inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ti (99,995%)</td><td>Kurt J Lesker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Al</td><td>Kamis inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tecnologia epóxi epóxi</td> <td>prateada</td><td>H20E</td><td></td></tr></tbody></table>

nanofabricação de gaas / algaas quantum dots laterais de porta definidos

Nanofabrication of Gate-defined GaAs/AlGaAs Lateral Quantum Dots

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.

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...

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.

Nanofabricação de GaAs / AlGaAs Quantum Dots laterais de porta definidos

A quantum computer is a computer composed of quantum bits (qubits) that takes advantage of quantum effects, such as superposition of states and ...

O objetivo geral deste procedimento é fabricar pontos quânticos laterais capazes de atingir o regime de único elétron. Isso é realizado primeiramente escolhendo um substrato adequado e gravando uma mesa para delimitar uma região da amostra onde o gás bidimensional de elétrons estará presente. O segundo passo é fabricar contatos ôhmicos utilizando processos fotolitográficos e de anil rápido térmico.Em seguida, os terminais e as portas que definem o ponto quântico são fabricados por litografia com feixe de elétrons. O passo final consiste na fabricação dos pads de ligação e dos terminais maiores utilizando litografia óptica. Por fim, diagramas de estabilidade são medidos em baixa temperatura para demonstrar que o regime de poucos elétrons pode ser alcançado.A principal vantagem deste dispositivo em comparação com os qubits de spin existentes, como pontos quânticos verticais, é que as propriedades dos pontos quânticos laterais são ajustáveis. Embora este protocolo seja usado para fabricar pontos quânticos laterais em heteroestruturas de arseneto de gálio e alumínio, arseneto de gálio, ele também pode ser facilmente adaptado para fabricar dispositivos em outros substratos, como silício

nanofabrication-of-gate-defined-gaasalgaas-lateral-quantum-dots

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JoVE Journal

Engineering

Engenharia

A fabricação de eletricamente endereçável, high-aspect-ratio (&gt; 1000:1) nanofios metálicos separados por intervalos de nanômetros individuais, seja através de camadas de sacrifício de alumínio e prata ou monocamadas auto-organizadas como modelos é descrito. Estas estruturas nanogap são fabricados sem uma sala limpa, ou quaisquer processos de foto-litografia de feixe de electrões ou por uma forma de extremidade litografia conhecido como nanoskiving.

Confecção Nanogaps por Nanoskiving

Este artigo detalha o processo de fabricação de um dispositivo de grafeno ajustável em porta, decorado com impurezas de Coulomb para estudos de microscopia de tunelamento de varredura. O mapeamento da estrutura eletrônica espacialmente dependente do grafeno na presença de impurezas carregadas revela o comportamento único de seus portadores de carga relativísticos em resposta a um potencial de Coulomb local.

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Nanofabricação de GaAs / AlGaAs Quantum Dots laterais de porta definidos

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