量子点器件制造技术

本文公开了量子点器件以及相关的系统和方法。在一些实施例中，量子点器件可以包括量子阱堆叠；量子阱堆叠上方的多个第一栅；以及量子阱堆叠上方的多个第二栅；其中，所述多个第一栅布置在沿第一方向延伸的电连续行中，并且所述多个第二栅布置在沿垂直于所述第一方向的第二方向延伸的电连续行中。

Quantum dot devices

Quantum dot devices and related systems and methods are disclosed in this paper. In some embodiments, a quantum dot device may comprise a quantum well stack; a plurality of first gates above the quantum well stack; and a plurality of second gates above the quantum well stack; wherein the plurality of first gates are arranged in a continuous line extending in the first direction, and the plurality of second gates are arranged in a continuous line extending in the second direction perpendicular to the first direction.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】量子点器件相关申请的交叉引用本申请要求2016年11月3日提交的题为“QUANTUMDOTDEVICES”的美国临时申请No.62/417,047的优先权。该优先权申请的全部内容通过引用结合于此。
技术介绍
量子计算是指涉及使用量子力学现象来操纵数据的计算系统的研究领域。这些量子力学现象（例如叠加（其中量子变量可以同时存在于多个不同的状态中）和纠缠（其中多个量子变量具有相关状态，而不管它们在空间或时间上的距离如何））不具有经典计算世界中的类似物，因此不能用经典计算设备实现。附图说明通过以下结合附图的详细描述将容易理解实施例。为了便于描述，相同的附图标记表示相同的结构元件。在附图的各图中，通过示例而非通过限制的方式图示了实施例。图1A-1E是根据各种实施例的量子点器件的各种视图。图2A-2U图示了根据各种实施例的量子点器件的制造中的各种示例阶段。图3是根据各种实施例的量子点器件的视图。图4A-4D是根据各种实施例的量子点器件的各种视图。图5A-5C图示了根据各种实施例的量子点器件的各种示例尺寸。图6-8图示了根据各种实施例的可用于在量子点器件上执行量子操作的各种电配置。图9图示了根据各种实施例的用于量子点器件的互连布置。图10图示了根据各种实施例的与量子点器件中的量子点栅（gate）相关联的磁体的布置。图11图示了根据各种实施例的双侧量子点器件。图12A-12E图示了根据各种实施例的可以被包括在量子点器件中的量子阱堆叠的各种实施例。图13A和13B是可包括本文公开的任何量子点器件的晶片和管芯的顶视图。图14是可包括本文公开的任何量子点器件的器件组件的横截面侧视图。图15是根据各种实施例的示例性量子计算设备的框图，该示例性量子计算设备可包括本文公开的任何量子点器件。具体实施方式本文公开了量子点器件以及相关的系统和方法。在一些实施例中，量子点器件可以包括量子阱堆叠；量子阱堆叠上方的多个第一栅；以及量子阱堆叠上方的多个第二栅；其中第一栅位于每个最邻近对的第二栅之间。在一些实施例中，量子点器件可以包括量子阱堆叠；量子阱堆叠上方的多个第一栅；以及量子阱堆叠上方的多个第二栅；其中，所述多个第一栅布置在沿第一方向延伸的电连续行中，并且所述多个第二栅布置在沿垂直于第一方向的第二方向延伸的电连续行中。在一些实施例中，量子点器件可以包括量子阱堆叠；量子阱堆叠上方的多个第一栅；以及量子阱堆叠上方的多个第二栅；其中，所述多个第二栅被布置为栅格中的点，并且所述多个第二栅相对于所述栅格的对角线子集是电连续的。本文公开的量子点器件可以使量子点的形成能够充当量子计算器件中的量子比特（“量子位”），以及控制这些量子点以执行量子逻辑运算。与先前的量子点形成和操纵方法不同，本文公开的量子点器件的各种实施例提供量子点的强空间定位（以及因此对量子点相互作用和操纵的良好控制），包括在该器件中的量子点的数量的良好可扩展性和/或在与量子点器件进行电连接以将量子点器件集成在较大的计算设备中的设计灵活性。在以下详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中通过图示的方式示出了可以实践的实施例。要理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构或逻辑上的改变。因此，以下详细描述不应被理解为限制意义。可以以最有助于理解所要求保护的主题的方式将各种操作依次描述为多个离散动作或操作。然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作必须依赖于顺序。特别是，这些操作可以不按呈现顺序执行。所描述的操作可以以与所描述的实施例不同的顺序执行。可以执行各种附加操作，和/或在另外的实施例中可以省略所描述的操作。出于本公开的目的，短语“A和/或B”表示（A），（B）或（A和B）。出于本公开的目的，短语“A，B和/或C”表示（A），（B），（C），（A和B），（A和C），（B和C），或（A，B和C）。当针对测量范围使用时，术语“在...之间”包括测量范围的末端。如本文所使用的，符号“A/B/C”表示（A），（B）和/或（C）。本说明书使用短语“在实施例中”或“在多个实施例中”，其可各自指代相同或不同实施例中的一个或多个。此外，如关于本公开的实施例使用的术语“包括”，“包含”，“具有”等是同义的。本公开可以使用基于透视的描述，例如“上方”，“下方”，“顶部”，“底部”和“侧面”；这些描述用于促进讨论，并且不旨在限制所公开实施例的应用。附图不一定按比例绘制。如本文所用，“高k电介质”是指具有比氧化硅更高的介电常数的材料。本公开可使用单数术语“层”，但术语“层”应理解为指代可包括多个不同材料层的组件。附图不一定按比例绘制。为了便于讨论，与特定编号图相关联的所有字母子图可以通过该图的编号来指代；例如，图1A-1E可以被称为“图1”，图2A-2C可以被称为“图2”等。图1A-1E是根据各种实施例的量子点器件100的各种视图。图1A是量子点器件100的一部分的顶视图，其中一些材料被去除，使得量子点（QD）栅线和垒栅线104可见。尽管这里的许多附图和描述可以分别将一组特定的线或栅称为“垒”或“量子点”线或栅，但这仅仅是为了便于讨论，并且在其他实施例中，可以交换“垒”和“量子点”线和栅的角色（例如，垒栅可以替代地充当量子点栅，反之亦然）。图1B-1E是量子点器件100的横截面侧视图；特别地，图1B是通过图1A的截面BB的视图，图1C是通过图1A的截面CC的视图，图1D是通过图1A的截面DD的视图，以及图1E是通过图1A的截面EE的视图。如本文所使用的，在量子点器件100的操作期间，可以将电信号（例如，电压，射频（RF）和/或微波信号）提供给量子点栅（和邻近栅）以使量子点（例如，基于电子自旋的量子点）在量子点栅下方的量子阱堆叠146中形成。可以将电信号（例如，电压，射频（RF）和/或微波信号）提供给垒栅以控制相邻量子点之间的势能垒。在图1的量子点器件100中，栅电介质114设置在量子阱堆叠146上。量子阱堆叠146可以包括至少一个量子阱层152（图1中未示出，但在下面进行了讨论），其中量子点可以在量子点器件100的操作期间被定位；下面参考图12讨论量子阱堆叠146的示例。栅电介质114可以是任何合适的材料，例如高k材料。垒栅金属108的多个平行线被设置在栅电介质114上，并且间隔部材料118被设置在垒栅金属108的侧面上。在一些实施例中，图案化的硬掩模110可以设置在垒栅金属108上（图案对应于垒栅金属108的图案，并且间隔部材料118可以向上延伸到硬掩模110的侧面，如所示。在一些实施例中，附加硬掩模112可以设置在硬掩模110上（使得在垒栅金属108上方有两个硬掩模），并且该附加硬掩模112可以如图1D所图示的被图案化以在相邻的成对垒栅金属108段上延伸。如图1B和1D所示，在一些实施例中，附加的绝缘材料128（例如，层间电介质（ILD））可以设置在该附加的硬掩模112上。在一些实施例中，绝缘材料128（例如，ILD）可以被设置在两个硬掩模110和112之间。如下所讨论的，垒栅金属108可以在量子点器件100的操作期间提供垒栅。可以单独地电控制垒栅线104中不同的垒栅线。量子点（QD）栅金属的多个平行线可以被设置在垒栅金属108的多个平行线之上。如图1A所图示，量子点栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子点器件，包括：量子阱堆叠；量子阱堆叠上方的多个第一栅；以及量子阱堆叠上方的多个第二栅；其中第一栅位于每个最邻近对的第二栅之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.03 US 62/417,0471.一种量子点器件，包括：量子阱堆叠；量子阱堆叠上方的多个第一栅；以及量子阱堆叠上方的多个第二栅；其中第一栅位于每个最邻近对的第二栅之间。2.根据权利要求1所述的量子点器件，其中各个第一栅包括在所述第二栅的多个最邻近对之间延伸的第一栅金属。3.根据权利要求1所述的量子点器件，其中绝缘材料被设置在所述第一栅中的第一个和与所述第一栅中的第一个相邻的所述第一栅中的第二个之间。4.根据权利要求3所述的量子点器件，其中至少一个第二栅被设置在所述第一栅中的第一个与所述第一栅中与所述第一栅中的第一个相邻的所述第一栅中的第三个之间，使得所述第一栅中的第一个位于所述第一栅中的第二个和所述第一栅中的第三个之间。5.根据权利要求1所述的量子点器件，还包括：第一栅的栅金属上方的硬掩模。6.根据权利要求1所述的量子点器件，还包括：在第一栅的栅金属上方的多个硬掩模。7.根据权利要求1-6中任一项所述的量子点器件，还包括：第一栅的栅金属和第二栅的栅金属之间的绝缘材料，使得第一栅的栅金属位于绝缘材料和量子阱堆叠之间。8.根据权利要求1-6中任一项所述的量子点器件，还包括：第一栅的栅金属和第二栅的栅金属之间的间隔部材料。9.根据权利要求1-6中任一项所述的量子点器件，还包括：与第二栅交替布置的第二栅金属桩。10.根据权利要求1-6中任一项所述的量子点器件，还包括：设置在第二栅的栅金属上方的间隔部材料。11.根据权利要求1-6中任一项所述的量子点器件，还包括：第一栅的栅金属和量子阱堆叠之间的栅电介质。12.根据权利要求11所述的量子点器件，其中所述栅电介质在所述第二栅的栅金属与所述量子阱堆叠之间连续延伸。13.根据权利要求1-6中任一项所述的量子点器件，还包括：耦合到第一栅的多路复用器。14.根据权利要求1-6中任一项所述的量子点器件，其中所述第一栅具有40纳米与100纳米之间的间距。15.根据权利要求1-6中任一项所述的量子点器件，还包括：远离多个第一栅延伸的多个平行的第一栅线。16.根据权利要求15所述的量子点器件，还包括：在垂直于第一栅线的方向上远离多个第二栅延伸的多个平行的第二栅线。17.根据权利要求1-6中任一项所述的量子点器件，还包括：设置在多个第二栅上方的多个磁体。18.一种执行泡利栅操作的方法，包括：将电压施加到量子点器件的垒栅和量子点栅，以在第一量子点栅下的量子点器件的量子阱堆叠中形成量子点，其中所述量子点器件包括量子阱堆叠上方的多个垒栅，量子阱堆叠上方的多个量子点栅，并且所述多个垒栅被布置在沿第一方向延伸的电连续行中，并且所述多个量子点栅被布置在沿垂直于第一方向的第二方...

【专利技术属性】
技术研发人员：JS克拉克，NK托马斯，ZR约斯科维茨，HC乔治，JM罗伯茨，R皮拉里塞蒂，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US