【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、在适当的条件下，邻近超导体的半导体纳米线预计将承载物质的拓扑相。这使它们成为容错量子计算机构建块的有希望的候选者。具体实现方式是通过基于二维电子气(“2deg”)的半导体纳米线，该半导体纳米线与传统超导体邻近耦合，通常作为外延2d晶片堆叠的一部分生长，但在制造过程中材料生长后也可以沉积。该材料平台具有相当大的自旋轨道耦合和大的电子g因子，这是形成拓扑状态的关键成分。2d平台允许通过涉及蚀刻和沉积的自上而下的光刻图案化来实现复杂的器件几何形状。
2、拓扑相以纳米线末端的一对马约拉纳(majorana)零模(mzm)的形式表现出来。沿着纳米线的主体，远离末端，单电子光谱中存在间隙。实验通常在纳米线末端使用隧道光谱来检测隧道电导中的零偏置峰(zbp)。
3、通过形成这样的纳米线的网络并在网络的某些部分诱导拓扑状态，可以创建量子比特，其可以被操纵用于量子计算。量子比特(也称为量子位(qubit))是一种元素，可以在其上执行具有两种可能结果的测量，但在任何给定时间(未被测量时)实际上可以处于对应于不同结果的两种状态的量子叠加中。
4、为了诱导拓扑相，将器件冷却到超导体(例如铝)表现出超导行为的温度。超导体在相邻半导体中引起邻近效应，由此半导体与超导体界面附近的区域也表现出超导特性，即在相邻半导体中诱导出超导配对间隙。当向器件施加磁场施时，mzm正是在半导体的这个区域中形成的。
5、磁场的作用是提升半导体中的自旋简并性。量子系统中的简并性是指不同的量子态具有相同能级的情况。提升
6、诱导mzm通常还需要通过利用静电势门控纳米线来调整纳米线中的电荷载流子的静电势。静电势是使用栅电极施加的。施加静电势可以操纵半导体组件的电导带或价带中的电荷载流子的数目。
7、需要表征半导体-超导体混合系统的电子特性。非局部电导测量特别令人感兴趣。非局部电导是通过纳米线的两个端子的电导，与局部电导测量相反，局部电导测量是在超导体组件和半导体组件的一个端子之间测量电导。
8、图1中示出了用于测量非局部电导的比较系统100的示意性平面图。系统100包括被配置为承载2deg的半导体异质结构110。超导体组件120被布置在半导体异质结构110上方。超导体组件120为t形并包括在长度方向x上延伸的细长条带部分和在宽度方向y上延伸的分支122。分支122被连接到电接地。
9、栅极堆叠被布置在器件上方。栅极堆叠选择性地从半导体异质结构的区域中耗尽电荷载流子，这些区域不在超导体组件下方。这限定了超导体组件下方的沟道区域。沟道区域是半导体组件的有源部分，电流可以流过该沟道区域。
10、结被布置在超导体组件120的细长条带部分的末端处。每个结包括一组电极130、132和134。操作电极134以在电极134下方的半导体组件的区域中诱导被称为引线的正常导电区域。然后，通过向电极130和132施加栅极电压，使在有源区域和电极134下方的引线之间的电子遂穿成为可能。非局部电导可以基于隧道电流的测量来确定。
技术实现思路
1、本文提供了一种半导体-超导体混合器件。该器件包括半导体组件，被配置为承载二维电子气或二维空穴气；超导体组件，被布置在半导体组件上方，超导体组件能够通过邻近效应在半导体组件的沟道区域中诱导超导性；以及一组耗尽栅极，被布置在半导体组件上方，一组耗尽栅极被配置为通过沿沟道区域的边缘耗尽来自半导体组件的区域的电荷载流子来限定沟道区域的边界。该超导体组件包括具有两个末端的超导体材料的细长条带，末端中的至少一个末端被电接地。该组耗尽栅极包括：至少一个第一外部耗尽栅极，用于限定沟道区域的第一外部区段；至少一个第二外部耗尽栅极，用于限定沟道区域的第二外部区段；以及至少一个内部耗尽栅极，用于限定第一外部区段和第二内部区段之间的沟道区域的内部区段。该器件还包括：第一结，包括在至少一个第一外部耗尽栅极和至少一个内部耗尽栅极之间的第一间隔，以及用于选通第一间隔的第一辅助栅极；第二结，包括在至少一个第二外部耗尽栅极和至少一个内部耗尽栅极之间的第二间隔，以及用于选通第二间隔的第二辅助栅极。第一辅助栅极和第二辅助栅极各自可操作以将沟道区域电连接至相应的引线。
2、还提供了一种操作半导体-超导体混合器件的方法。该方法包括将器件冷却至超导体组件超导的温度；向一组耗尽栅极施加栅极电压，以通过沿着沟道区域的边缘耗尽来自半导体组件的区域的电荷载流子来限定沟道区域；至少向半导体组件的沟道区域施加磁场；以及向辅助栅极施加栅极电压以将沟道区域电连接至引线。
3、本概述旨在以简化的形式介绍下面在具体实施方式中进一步描述的概念选择。本
技术实现思路
不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题也不限于解决本文中指出的任何或所有缺点的实现。
【技术保护点】
1.一种半导体-超导体混合器件，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体-超导体混合器件，其中：
3.根据权利要求1或权利要求2所述的半导体-超导体混合器件，其中：
4.根据前述权利要求中任一项所述的半导体-超导体混合器件，其中：
5.根据前述权利要求中任一项所述的半导体-超导体混合器件，还包括被布置在所述一组耗尽栅极和所述超导体组件之间的电介质；
6.根据前述权利要求中任一项所述的半导体-超导体混合器件，其中所述至少一个内部耗尽栅极是单个耗尽栅极。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体-超导体混合器件，其中所述至少一个内部耗尽栅极是一对相对的耗尽栅极，所述一对中的每个耗尽栅极沿着所述内部区段的相应边缘被布置。
8.根据前述权利要求中任一项所述的半导体-超导体混合器件，其中所述第一外部耗尽栅极和所述第二外部耗尽栅极各自是一对相对的耗尽栅极。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的半导体-超导体混合器件，其中：
10.根据前述权利要求中任一项所述的半导体-超导体混合器件，其
11.根据前述权利要求中任一项所述的半导体-超导体混合器件，其中所述引线垂直于所述细长条带延伸。
12.根据前述权利要求中任一项所述的半导体-超导体混合器件，其中所述半导体组件是异质结构，所述异质结构包括被布置在下势垒和上势垒之间的量子阱。
13.根据前述权利要求中任一项所述的半导体-超导体混合器件，其中所述辅助栅极具有相应的尖端，所述尖端被配置为在所述沟道区域和所述引线之间提供量子点接触。
14.一种操作根据前述权利要求中任一项所述的半导体-超导体混合器件的方法，所述方法包括：
15.根据权利要求14所述的方法，其中：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种半导体-超导体混合器件，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体-超导体混合器件，其中：
3.根据权利要求1或权利要求2所述的半导体-超导体混合器件，其中：
4.根据前述权利要求中任一项所述的半导体-超导体混合器件，其中：
5.根据前述权利要求中任一项所述的半导体-超导体混合器件，还包括被布置在所述一组耗尽栅极和所述超导体组件之间的电介质；
6.根据前述权利要求中任一项所述的半导体-超导体混合器件，其中所述至少一个内部耗尽栅极是单个耗尽栅极。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体-超导体混合器件，其中所述至少一个内部耗尽栅极是一对相对的耗尽栅极，所述一对中的每个耗尽栅极沿着所述内部区段的相应边缘被布置。
8.根据前述权利要求中任一项所述的半导体-超导体混合器件，其中所述第一外部耗尽栅极和所...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·W·温克勒，J·K·甘布勒四世，K·A·范胡格达伦，F·卡里米，R·M·鲁钦，C·M·马库斯，S·瓦伊缇克纳斯，A·S·普希尔，A·达尼连科，D·萨博尼斯，E·C·奥法雷尔，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。