空穴型半导体电控量子点器件，其制备及使用方法技术

本发明专利技术公开了空穴型半导体电控量子点器件、其制备和使用方法。其包含非掺杂GaAs衬底(101)、非掺杂AlGaAs层(102)和表面非掺杂GaAs盖帽层(103)；欧姆接触源极(201)和漏极(204)，依次穿过表面非掺杂GaAs盖帽层(103)和非掺杂AlGaAs层(102)，进入非掺杂GaAs衬底(101)至少5nm；至少两个量子点小电极(402)，位于欧姆接触源极(201)和漏极(204)之间，处于表面非掺杂GaAs盖帽层上(103)；绝缘层(500)，覆盖表面非掺杂GaAs盖帽层(103)、量子点小电极(402)、以及欧姆接触源极(201)和漏极(204)的至少一部分；和栅极纳米条带(602)，设置在绝缘层(500)上，并且水平投影与欧姆接触源极(201)、漏极(204)以及量子点小电极(402)均有交叠。还公开了一种量子点装置。

Hole type semiconductor electrically controlled quantum point device, preparation and use method thereof

The invention discloses a hole type semiconductor electrically controlled quantum dot device, a method for making and using the same. \u5176\u5305\u542b\u975e\u63ba\u6742GaAs\u886c\u5e95(101)\u3001\u975e\u63ba\u6742AlGaAs\u5c42(102)\u548c\u8868\u9762\u975e\u63ba\u6742GaAs\u76d6\u5e3d\u5c42(103)\uff1b\u6b27\u59c6\u63a5\u89e6\u6e90\u6781(201)\u548c\u6f0f\u6781(204)\uff0c\u4f9d\u6b21\u7a7f\u8fc7\u8868\u9762\u975e\u63ba\u6742GaAs\u76d6\u5e3d\u5c42(103)\u548c\u975e\u63ba\u6742AlGaAs\u5c42(102)\uff0c\u8fdb\u5165\u975e\u63ba\u6742GaAs\u886c\u5e95(101)\u81f3\u5c115nm\uff1b\u81f3\u5c11\u4e24\u4e2a\u91cf\u5b50\u70b9\u5c0f\u7535\u6781(402)\uff0c\u4f4d\u4e8e\u6b27\u59c6\u63a5\u89e6\u6e90\u6781(201)\u548c\u6f0f\u6781(204)\u4e4b\u95f4\uff0c\u5904\u4e8e\u8868\u9762\u975e\u63ba\u6742GaAs\u76d6\u5e3d\u5c42\u4e0a(103)\uff1b\u7edd\u7f18\u5c42(500)\uff0c\u8986\u76d6\u8868\u9762\u975e\u63ba\u6742GaAs\u76d6\u5e3d\u5c42(103)\u3001\u91cf\u5b50\u70b9\u5c0f\u7535\u6781(402)\u3001\u4ee5\u53ca\u6b27\u59c6\u63a5\u89e6\u6e90\u6781(201)\u548c\u6f0f\u6781(204)\u7684\u81f3\u5c11\u4e00\u90e8\u5206\uff1b\u548c\u6805\u6781\u7eb3\u7c73\u6761\u5e26(602)\uff0c\u8bbe\u7f6e\u5728\u7edd\u7f18\u5c42(500)\u4e0a\uff0c\u5e76\u4e14\u6c34\u5e73\u6295\u5f71\u4e0e\u6b27\u59c6\u63a5\u89e6\u6e90\u6781(201)\u3001\u6f0f\u6781(204)\u4ee5\u53ca\u91cf\u5b50\u70b9\u5c0f\u7535\u6781(402)\u5747\u6709\u4ea4\u53e0\u3002 A quantum dot device is also disclosed.

【技术实现步骤摘要】
空穴型半导体电控量子点器件，其制备及使用方法
本专利技术涉及量子器件领域，具体地涉及一种空穴型半导体电控量子点器件，其制备及使用方法。
技术介绍
科学家们发现，基于量子力学基本原理的量子算法在某些特定问题的处理上比传统的算法能够更快地解决实际问题，因此科学家努力在自然界寻找可以实现量子算法的体系(即量子计算机)。随着摩尔定律的发展，单个处理器件单元尺度呈指数式的减小，纳米级的半导体工艺逐渐进入人们的视野，同时应用也非常广泛，其中之一就是量子计算。半导体电控量子点器件和传统的硅基材料器件有很多的相似性，适合于半导体量子芯片的制作和大规模的量子电路集成，被认为是最有可能实现量子计算机的材料体系之一。基于GaAs/AlGaAs，Si/SiO2，Si/SiGe和石墨烯等几种材料体系上加工形成的量子点器件以其较为稳定和受外界干扰较小等优势而被大量研究。在实际研究中发现，空穴载流子的波函数是p轨道，电子载流子是s轨道，因此空穴相比于电子受到原子核的超精细相互作用要小很多。另外空穴相比于电子，有更强的自旋轨道耦合相互作用，使得空穴自旋量子比特有更快的比特翻转速度(比特从0变化到1或者从1变化到0)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空穴型半导体电控量子点器件，所述空穴型半导体电控量子点器件包含：非掺杂GaAs/AlGaAs异质结基片，所述异质结基片由下到上依次包括非掺杂GaAs衬底(101)、非掺杂AlGaAs层(102)和表面非掺杂GaAs盖帽层(103)；欧姆接触源极(201)，所述欧姆接触源极(201)依次穿过表面非掺杂GaAs盖帽层(103)和非掺杂AlGaAs层(102)，进入非掺杂GaAs衬底(101)至少5nm；欧姆接触漏极(204)，所述欧姆接触漏极(204)依次穿过表面非掺杂GaAs盖帽层(103)和非掺杂AlGaAs层(102)，进入非掺杂GaAs衬底(101)至少5nm；至少两个量子点小电极(4...

【技术特征摘要】
1.一种空穴型半导体电控量子点器件，所述空穴型半导体电控量子点器件包含：非掺杂GaAs/AlGaAs异质结基片，所述异质结基片由下到上依次包括非掺杂GaAs衬底(101)、非掺杂AlGaAs层(102)和表面非掺杂GaAs盖帽层(103)；欧姆接触源极(201)，所述欧姆接触源极(201)依次穿过表面非掺杂GaAs盖帽层(103)和非掺杂AlGaAs层(102)，进入非掺杂GaAs衬底(101)至少5nm；欧姆接触漏极(204)，所述欧姆接触漏极(204)依次穿过表面非掺杂GaAs盖帽层(103)和非掺杂AlGaAs层(102)，进入非掺杂GaAs衬底(101)至少5nm；至少两个量子点小电极(402)，所述量子点小电极(402)位于所述欧姆接触源极(201)和欧姆接触漏极(204)之间，处于所述表面非掺杂GaAs盖帽层(103)上；绝缘层(500)，所述绝缘层(500)覆盖所述表面非掺杂GaAs盖帽层(103)、所述量子点小电极(402)、以及所述欧姆接触源极(201)和欧姆接触漏极(204)的至少一部分；和栅极纳米条带(602)，所述栅极纳米条带(602)设置在所述绝缘层(500)上，并且其水平投影与所述欧姆接触源极(201)、欧姆接触漏极(204)以及量子点小电极(402)均有交叠。2.根据权利要求1所述的空穴型电控量子点器件，其特征在于，所述空穴型电控量子点器件包含两个量子点小电极(402)。3.根据权利要求1所述的空穴型半导体电控量子点器件，其特征在于，所述量子点小电极(402)的宽度为20-60nm，所述量子点小电极(402)之间的间隔为60-120nm。4.根据权利要求1所述的空穴型半导体电控量子点器件，其特征在于，所述栅极纳米条带(602)的水平投影与所述欧姆接触源极(201)及欧姆接触漏极(204)的交叠面积分别为500-2000平方微米。5.根据权利要求1所述的空穴型电控量子点器件，其特征在于，所述非掺杂AlGaAs层(102)的厚度为20-80nm；和/或所述表面非掺杂GaAs盖帽层(103)的厚度为2-10nm；和/或所述欧姆接触源极(201)和所述欧姆接触源极(204)的厚度为50-120nm；和/或所述绝缘层(500)的厚度为20-120nm；和/或所述纳米条带栅极的厚度为50-130nm。6.一种制备根据权利要求1所述的空穴型半导体电控量子点器件的方法，所述方法包括：由下到上依次使用分子束外延方式生长非掺杂GaAs衬底、非掺杂AlGaAs层和表面非掺杂GaAs盖帽层，形成非掺杂GaAs/AlGaAs异质结基片；在所述非掺杂GaAs/AlGaAs异质结基片上分别形成依次穿过表面非掺杂GaAs盖帽层和非掺杂AlG...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海欧，袁龙，王柯，张鑫，郭光灿，郭国平，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34