一种半导体量子点器件制造技术

本申请公开了一种半导体量子点器件，包括硅基底；位于所述硅基底上的二氧化硅层，所述二氧化硅层上形成有离子注入窗口，其中，所述离子注入窗口用于向所述硅基底注入离子；位于所述二氧化硅层上的第一绝缘层，所述第一绝缘层上形成有与所述注入离子欧姆接触的欧姆电极；位于所述二氧化硅层上的量子点窗口，所述量子点窗口位于所述欧姆电极之间且裸漏出所述二氧化硅层；位于所述量子点窗口内的第一金属电极和磁体，其中，所述第一金属电极层叠布置，所述第一金属电极用于形成量子点，所述磁体用于对所述量子点进行调控。通过在所述量子点窗口内形成层叠的第一金属电极，可以对第一金属电极的尺寸和相对位置进行调整，提高了量子点参数的可调性。子点参数的可调性。子点参数的可调性。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体量子点器件


[0001]本申请属于量子
，特别涉及一种半导体量子点器件。

技术介绍

[0002]随着现代大规模集成电路制造技术的飞跃发展，芯片内的集成元件尺寸也在不断减小，伴随而来的是量子效应变得越来越不可忽略。在摩尔定律失效危机的诸多解决方案中，基于量子力学原理设计的量子计算机，因其突破性的性能提升和优异的量子算法应用(例如进行现行经典计算机秘钥分配破解等)，成为了世界各国在科技领域的重要布局和战略高地。
[0003]在量子计算机的多种量子比特方案里，基于半导体材料体系的栅极电控量子点诸如GaAs/AlGaAs、SiO2/Si、Si/SiGe等材料制备的量子点体系被视为最有希望实现量子计算的比特编码载体。半导体量子点的量子相干性较好，且和现有大规模集成电路微纳加工工艺结合易于集成，同时因为量子点结构受外界环境干扰较小，便于实现量子比特的稳定操控，因而与其他量子计算体系相比，半导体量子点具有很大的前景和优势。
[0004]半导体量子点结构的制备工艺与传统集成电路芯片制备工艺相近，目前广为应用的是在包括硅基底和二氧化硅层的衬底材料上制备多个用于形成量子点和控制量子点的量子点电极，其中，量子点电极均是制备在二氧化硅层的二维平面上，在量子点的数量变多、操控精度要求提高时，在二维平面制备的量子点电极难以集成、而且对量子点的操控效果也很差，难以保证半导体量子芯片的参数。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供一种半导体量子点器件，以解决现有技术中的不足，它能够通过将量子点电极层叠设置便于调整电极的尺寸和相对位置，提高了量子点参数的可调性。
[0006]本申请提供一种半导体量子点器件，包括：
[0007]硅基底；
[0008]位于所述硅基底上的二氧化硅层，所述二氧化硅层上形成有离子注入窗口，其中，所述离子注入窗口用于向所述硅基底注入离子；
[0009]位于所述二氧化硅层上的第一绝缘层，所述第一绝缘层上形成有与所述注入离子欧姆接触的欧姆电极；
[0010]位于所述二氧化硅层上的量子点窗口，所述量子点窗口位于所述欧姆电极之间且裸漏出所述二氧化硅层；
[0011]位于所述量子点窗口内的第一金属电极和磁体，其中，所述第一金属电极层叠布置，所述第一金属电极用于形成量子点，所述磁体用于对所述量子点进行调控。
[0012]如上所述的半导体量子点器件，其中，优选的是，所述第一绝缘层上还形成有第二金属电极，所述第二金属电极与所述第一金属电极一一电连接，其中，所述第二金属电极位
于所述量子点窗口外，用于将接收到的电压控制信号传输到所述第一金属电极。
[0013]如上所述的半导体量子点器件，其中，优选的是，所述第一金属电极包括：
[0014]第一子金属电极，在所述量子点窗口内平行布置，所述第一子金属电极用于形成沟道；
[0015]第二子金属电极，位于所述第一子金属电极上，所述第二子金属电极用于在所述沟道内形成量子点；
[0016]第三子金属电极，位于所述第二子金属电极上，所述第三子金属电极用于调节所述量子点的耦合参数；
[0017]其中，所述第一子金属电极和所述第二子金属电极之间、所述第二子金属电极和所述第三子金属电极之间均形成有第二绝缘层。
[0018]如上所述的半导体量子点器件，其中，优选的是，所述第二子金属电极属与所述第三子金属电极在水平方向上相间设置。
[0019]如上所述的半导体量子点器件，其中，优选的是，所述第一子金属电极、所述第二子金属电极和所述第三子金属电极的材料为铝，所述第二绝缘层的材料为氧化铝。
[0020]如上所述的半导体量子点器件，其中，优选的是，所述磁体位于所述第三子金属电极上方。
[0021]如上所述的半导体量子点器件，其中，优选的是，所述磁体包括第一金属层和第二金属层，其中，所述第二金属层位于所述第一金属层上。
[0022]如上所述的半导体量子点器件，其中，优选的是，所述第一金属层材质为钛，所述第二金属层材质为钴。
[0023]如上所述的半导体量子点器件，其中，优选的是，所述第一金属层的厚度为10nm,所述第二金属层的厚度为250nm。
[0024]如上所述的半导体量子点器件，其中，优选的是，所述磁体的形状包括梯形、U型、环形中的一种。
[0025]与现有技术相比，本申请的半导体量子点器件包括硅基底；位于所述硅基底上的二氧化硅层，所述二氧化硅层上形成有离子注入窗口，其中，所述离子注入窗口用于向所述硅基底注入离子；位于所述二氧化硅层上的第一绝缘层，所述第一绝缘层上形成有与所述注入离子欧姆接触的欧姆电极；位于所述二氧化硅层上的量子点窗口，所述量子点窗口位于所述欧姆电极之间且裸漏出所述二氧化硅层；位于所述量子点窗口内的第一金属电极和磁体，其中，所述第一金属电极层叠布置，所述第一金属电极用于形成量子点，所述磁体用于对所述量子点进行调控。通过在所述量子点窗口内形成层叠布置的第一金属电极，可以对第一金属电极的尺寸和相对位置进行调整，提高了量子点参数的可调性。
附图说明
[0026]图1为本申请实施例提供的一种半导体量子点器件整体结构的剖视示意图；
[0027]图2为本申请实施例提供的一种半导体量子点器件的第二金属电极示意图；
[0028]图3a为本申请实施例提供的第一金属电极层叠结构示意图1；
[0029]图3b为本申请实施例提供的量子点窗口剖视图；
[0030]图4为本申请实施例提供的一种磁体形状示意图。
[0031]附图标记说明：101
‑
硅基底，102
‑
二氧化硅层，103
‑
二维载流子通道，200
‑
离子注入窗口(201、202、203、204)，300
‑
欧姆电极(301、302、303、304)，400
‑
第一绝缘层，500
‑
量子点窗口，601、602、603
‑
第一金属电极，311、312、313、611、612、613、614
‑
第二金属电极，700
‑
磁体，701
‑
第一金属层，702
‑
第二金属层，800
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量子点(801、802、803)，601
‑
第一子金属电极，602
‑
第二子金属电极，603
‑
第三子金属电极,900
‑
第二绝缘层。
具体实施方式
[0032]下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
[0033]实施例1
[0034]图1为本申请实施例提供的一种半导体量子点器件的整体结构剖面示意图。
[0035]如图1所示，本实施例提供了一种半导体量子点器件结构，包括：硅基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体量子点器件，其特征在于，包括：硅基底；位于所述硅基底上的二氧化硅层，所述二氧化硅层上形成有离子注入窗口，其中，所述离子注入窗口用于向所述硅基底注入离子；位于所述二氧化硅层上的第一绝缘层，所述第一绝缘层上形成有与所述注入离子欧姆接触的欧姆电极；位于所述二氧化硅层上的量子点窗口，所述量子点窗口位于所述欧姆电极之间且裸漏出所述二氧化硅层；位于所述量子点窗口内的第一金属电极和磁体，其中，所述第一金属电极层叠布置，所述第一金属电极用于形成量子点，所述磁体用于对所述量子点进行调控。2.根据权利要求1所述的半导体量子点器件，其特征在于，所述第一绝缘层上还形成有第二金属电极，所述第二金属电极与所述第一金属电极一一电连接，其中，所述第二金属电极位于所述量子点窗口外，用于将接收到的电压控制信号传输到所述第一金属电极。3.根据权利要求1所述的半导体量子点器件，其特征在于，所述第一金属电极包括：第一子金属电极，在所述量子点窗口内平行布置，所述第一子金属电极用于形成沟道；第二子金属电极，位于所述第一子金属电极上，所述第二子金属电极用于在所述沟道内形成量子点；第三子金属电极，位于所述第二子金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔伟成，张辉，赵勇杰，
申请(专利权)人：合肥本源量子计算科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：