环栅自旋量子器件、半导体器件及制备方法技术

本发明专利技术提供一种环栅自旋量子单元，包括：纳米线，由半导体材料形成；多个环形栅，沿所述纳米线间隔分布，所述环形栅由导电材料环绕所述纳米线形成；以使相邻两个环形栅之间的纳米线形成一个量子比特。本发明专利技术提供的环栅自旋量子单元，能够提供一种小尺寸的自旋量子单元，以使集成的用于量子计算的半导体器件尺寸降低，集成度提高。集成度提高。集成度提高。

【技术实现步骤摘要】
环栅自旋量子器件、半导体器件及制备方法


[0001]本专利技术涉及量子计算
，尤其涉及一种环栅自旋量子单元、半导体器件及制备方法。

技术介绍

[0002]基于电子自旋的硅基量子器件由于单器件尺寸小、保真度高、退相干时间长而受到广泛重视。同时，硅基量子器件和传统的半导体工艺兼容，便于利用当代的先进半导体工艺和计算机辅助设计(EDA)进行大规模集成和设计。然而，目前的自旋量子器件主要采用平面结构，电极占据空间大，在自旋扩散长度范围内(小于2微米)实现四个以上的自旋量子比特的相干耦合非常困难。此外，平面结构下，控制电极结构复杂，往往需要四个以上的电极相互配合才能实现对自旋量子比特的控制，控制效率低且复杂度高。同时，承载量子比特的二维电子气直接和基片接触，基片中的热噪音以及缺陷导致的电子声子噪音直接影响自旋量子比特操纵和读取的保真度。由于实现通用量子计算功能需要约108个量子比特，因此，降低单个自旋量子比特器件的尺寸以及提高其集成度成为自旋量子比特能否实现通用量子计算的关键。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供的环栅自旋量子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环栅自旋量子器件，其特征在于，包括：纳米线，由半导体材料形成；多个环形栅，沿所述纳米线间隔分布，所述环形栅由导电材料环绕所述纳米线形成；以使相邻两个环形栅之间的纳米线形成一个量子比特。2.根据权利要求1所述环栅自旋量子器件，其特征在于，所述半导体材料包括硅、硅
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28、锗、砷化镓、硅锗、砷化镓铝、砷化镓铟及其掺杂物中的一种或两种以上的材料形成。3.根据权利要求1所述环栅自旋量子器件，其特征在于，所述导电材料包括铜、铝、银、钴、钽、钛、钨、金、钌以及高掺杂的硅、硅
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28、锗、硅锗、砷化镓中的一种或两种以上的材料。4.根据权利要求1所述环栅自旋量子器件，其特征在于，所述纳米线的截面为圆形、椭圆形、菱形或方形，所述纳米线的截面面积为1nm2～0.25μm2。5.根据权利要求1所述环栅自旋量子器件，其特征在于，所述环形栅沿所述纳米线轴向的宽度为1nm～2μm；相邻两个环形栅之间的间隔为1nm～2μm。6.一种半导体器件，其特征在于，包括：基板；多个如权利要求1
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5任意一项所述环栅自旋量子器件，多个环栅自旋量子器件阵列设置，相邻两个自旋量子器件之间间隔设置；以使相邻的两个量子比特之间能形成量子纠缠；支撑介质，设置在基板与所述环栅自旋量子器件之间以及相邻的环栅自旋量子器件之间，以对所述环栅自旋量子器件形成支撑。7.根据权利要求6所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕冲，姜柏青，王桂磊，刘明，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：