A quantum confinement device and its manufacturing method. The device (100) comprises a substrate (10) having at least one protuberance (12) and a two-dimensional material layer (14) arranged thereon. A two-dimensional material layer (14) is arranged on a substrate (10) and at least one protuberance (12), and at least one protuberance (12) causes local strain in the two-dimensional material layer (14) to form quantum dots or quantum wires in the region of local strain.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可扩展量子限制装置
本专利技术涉及一种量子限制装置及其制造方法。具体地,该装置是量子点装置或量子线装置。所描述的量子点装置可以充当发射器或单光子源。量子点或量子线在装置中的位置可以精确地确定,并且可以可靠地组装在大规模阵列内。
技术介绍
量子限制或低维装置(比如量子点和量子线)正在各种领域的潜在应用中变得越来越重要。量子点在所有三个空间维度上提供电子和/或空穴的量子限制,而量子线在两个空间维度上提供对电子和/或空穴的量子限制但允许在第三维度上的电子传输。量子点和量子线所表现出的不寻常的量子特性使其成为融入许多未来技术中的有用候选物。例如,量子点可以用于许多应用,包括光发射器以及特别是单光子源。期望单光子源形成包括量子密码学和量子计算技术的大量未来应用的整体部分。量子线已被推测用于许多应用中,包括晶体管、集成电路和电荷感测以及量子计算。已经显示了许多机制来产生具有类似于天然原子或捕获离子的性质的光学活性量子点。示例包括通过使具有不匹配晶格常数的外延层进行生长而形成的自组织量子点,或者碳化硅或金刚石中的原子缺陷。类似地,存在用于形成量子线的不同技术,包括使用比如氧化锌的天然存在的晶体。然而,当考虑将量子点或量子线结合到用于特定应用的装置中时,这些机制中的每一个都面临类似的挑战。首先,可扩展性对于装置的大规模制造仍然是一个问题。特别地,使用许多已知技术形成量子点和量子线的低产率意味着大规模制造装置(特别是使用金刚石)还不实际。此外,无法使用大多数已建立的形成方法来容易地预先确定或设计量子点或量子线在衬底上的位置。这样的要求对于包括量子点和量子线的集成电路的可行的 ...
【技术保护点】
1.一种量子限制装置,包括:衬底,其具有布置在其上的至少一个突起;二维材料层;其中,所述二维材料层布置在所述衬底和所述至少一个突起上,所述至少一个突起在所述二维材料层中引起局部应变,以在所述局部应变的区域处形成量子点或量子线。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.18 GB 1612419.01.一种量子限制装置,包括:衬底,其具有布置在其上的至少一个突起;二维材料层;其中,所述二维材料层布置在所述衬底和所述至少一个突起上,所述至少一个突起在所述二维材料层中引起局部应变,以在所述局部应变的区域处形成量子点或量子线。2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述二维材料是半导体、绝缘体或半金属。3.根据权利要求1或2所述的装置,其中,所述二维材料层是所述二维材料的剥离薄片。4.根据权利要求1或2所述的装置,其中,所述二维材料层是所述二维材料的沉积薄膜。5.根据权利要求4所述的装置,其中,通过化学气相沉积(CVD)形成沉积的所述二维材料。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置,其中,所述二维材料层包括5个单层或更少,并且优选3个单层或更少。7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置,其中,所述至少一个突起在平行于所述衬底的平面中具有长度和宽度,其中,所述长度和所述宽度具有小于二的比率,并且所述局部应变的区域形成量子点。8.根据权利要求7所述的装置,其中,所述长度和所述宽度具有大约1的比率。9.根据权利要求7或8所述的装置,其中,所述至少一个突起包括柱状物、柱、棱锥或圆锥中的至少一个。10.根据权利要求9所述的装置,其中,所述至少一个突起在平行于所述衬底的平面中具有来自以下组中的至少一个的横截面形状:圆形、矩形、正方形、六边形、多边形。11.根据权利要求1至6中任一项所述的装置,其中,所述至少一个突起包括至少一个脊,并且所述局部应变的区域形成量子线。12.根据权利要求11所述的装置,其中,所述至少一个脊在平行于所述衬底的平面中具有长度和宽度,并且其中,所述长度和所述宽度具有大于二的比率。13.根据权利要求12所述的装置,其中,所述长度和所述宽度具有大于5的比率。14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置,其中,所述至少一个突起的高度在2nm和200nm之间。15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置,其中,所述局部应变在0.05%至1%之间。16.根据权利要求1至15中任一项所述的装置,其中,布置在所述衬底上的所述至少一个突起包括在所述衬底的表面上的至少一个纳米晶体的布置。17.根据权利要求1至15中任一项所述的装置,其中,布置在所述衬底上的所述至少一个突起包括通过在所述衬底的表面上图案化而形成的至少一个突起。18.根据权利要求17所述的装置,其中,通过光刻图案化和蚀刻所述衬底来形成所述图案化。19.根据权利要求1至15中任一项所述的装置,还包括形成在所述衬底上的外延层,所述至少一个突起布置在所述外延层上。20.根据权利要求19所述的装置,其中,所述至少一个突起包括在所述外延层的表面上的至少一个纳米晶体的布置。21.根据权利要求19所述的装置,其中,布置在所述衬底上的所述至少一个突起包括在所述外延层中图案化的至少一个突起。22.根据权利要求21所述的装置,其中,至少一个图案化突起通过光刻图案化和蚀刻所述外延层而形成。23.根据权利要求1至22中任一项所述的装置,其中,所述至少一个突起包括形成多个量子点、多个量子线或至少一个量子点和至少一个量子线的多个突起。24.根据权利要求1至23中任一项所述的装置,其中,所述至少一个突起包括形成量子点阵列和/或量子线阵列的突起阵列。25.根据权利要求24所述的装置,其中,所述突起阵列在所述衬底上规则地间隔开,形成规则地间隔开的量子点阵列和/或量子线阵列。26.根据权利要求1至25中任一项所述的装置,还包括在所述二维材料层上的层。27.根据权利要求26所述的装置,其中,所述二维材料层上的层包括半导体、绝缘体或导体材料的层。28.根据权利要求26或27所述的装置,其中,所述二维材料层上的层包括二维材料层。29.根据权利要求26至28中任一项所述的装置,其中,所述二维材料层上的层包括六方氮化硼层。30.根据权利要求1至10或14至29中任一项所述的装置,其中,所述装置形成量子点并且是光发射器。31.根据权利要求30所述的装置,其中,所述发射器是单光子源。32.根据权利要求30或31所述的装置,其中,所述光发射器被光学驱动。33.根据权利要求30或31所述的装置,其中,所述光发射器被电驱动。34.一种量子点装置,包括:衬底,其具有布置在其上的至少一个突起;二维材料层;其中,所述二维材料层布置在所述衬底和所述至少一个突起上,所述至少一个突起在所述二维材料层中引起局部应变,以在所述局部应变的区域处形成量子点。35.一种量子线装置,包括:衬底,其具有布置在其上的至少一个脊;二维材料层;其中,所述二维材料层布置在所述衬底和所述至少一个脊上,所述至少一个脊在所述二维材料层中引起局部应变,在所述局部应变的区域处形成量子线。36.一种制造量子限制装置的方法,包括:提供衬底;在所述衬底上形成至少一个突起;在所述衬底和所述至少一个突起上布置二维材料层,所述至少一个突起在所述二维材料层中引起局部应变,以在所述局部应变的区域处形成量子点或量子线。37.根据权利要求36所述的方法,其中,所述二维材料是半导体、绝缘体或半金属。38.根据权利要求36或37所述的方法,还包括剥离所述二维半导体材料的薄片,并且...
【专利技术属性】
技术研发人员:梅特·阿塔奇,迪伦·卡拉,卡门·帕拉西奥斯·贝拉奎罗,
申请(专利权)人:剑桥企业有限公司,
类型:发明
国别省市:英国,GB
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