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硅基锗量子线在晶圆级自组装和位置生长的研究进展

来源:大连空压机储气罐 作者:大连空压机生产厂 时间:2020-05-08 15:33 点击量:

锗/硅量子线具有许多优点,如高空穴迁移率、低超深相互作用、强自旋轨道相互作用以及与硅的兼容性等。它们已经成为实现硅基高功能自旋甚至拓扑量子辩论的物质系统。尽管非平面量子线在寻求独特的物理特性方面已经取得了许多主要效果,但是量子线的平面内按需生长的缺乏是阻碍量子器件的精确寻址和大规模扩展集成的瓶颈。

量子线可以用来制造晶体管。晶体管是现代电子电路的基本元件。大连空气压缩机维修配件。对于晶体管的构造,最关键的问题是确保栅极可以有效地控制导电沟道的打开和关闭。根据摩尔定律,晶体管的尺寸将变得越来越小,直到纳米级。这使得连接足够的约束越来越困难。

如果栅极围绕纳米线构建,并且量子线用作导电沟道,则这种晶体管将具有优异的导电特性。

中国科学院物理研究所纳米物理与器件重点实验室/北京凝聚态研究中心研究员张建军长期从事硅锗量子材料的外延制备和物理性质研究。他在不使用金属催化剂的情况下实现了锗量子线在Si(001)衬底上的面内生长,解决了传统VLS生长中金属污染、锗量子线难以大规模转移和排列的问题。近年来,在国内外团队的合作下,利用这种量子线成功制备了锗量子比特,实现了量子点与超导微波谐振腔的耦合。

在电子学中,耦合是指能量从一个电路部门转移到另一个电路部门。例如,该过程是导电耦合,能量从电压源流向负载。操纵电容器以允许过程中的交流分量与DC分量相反,可以耦合电路中的交流分量和DC分量。变压器也可以作为耦合介质。适当的阻抗匹配可以通过在过程的两端设置适当的阻抗来实现。

在上述研究基础上,为了解决平面锗量子线按需生长的问题,课题组博士生(已故)和王建欢在的指导下,通过纳米加工和分子束外延(MBE)相结合,成功实现了硅(001)图形衬底上晶片级平面锗量子线位置、长度、周期和布局的可控生长。锗量子线位于沟槽边缘,具有非常平均的尺寸,没有缺陷,高度为3.8纳米,尺寸误差仅为0.11纳米,长度原则上可以任意长。此外,仔细分离的平行锗量子线和具有特殊布局如“端口”和“L”形状的有序阵列也已经实现。

在生长机制的研究中,他与Xi交通大学副教授和犹他大学刘枫教授合作,解释了平面锗量子线在沟槽边缘的择优成核和局域生长机制。在设备研究方面,他与奥地利科学技术学院教授圣乔治卡萨洛斯和瑞士巴塞尔大学教授丹尼尔洛斯进行了合作。他观察和理解了自旋轨道的耦合强度和InAs和InSb量子线可以被电场控制的强自旋轨道效应,并观察了小心分离的量子线上的量子点之间的电容耦合。图形结构的制备和材料的表征得到了中国科学院微电子研究所王桂蕾和物理研究所姚期的支持。研究工作为锗量子器件的正确寻址和大规模扩展集成奠定了重要的物质基础。

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