[實用新型]基于零維歐姆接觸的硅基納米線量子點的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201822277952.4
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN209522573U
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李海歐;李炎;劉赫;曹剛;郭光燦;郭國平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學技術(shù)大學
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;B81C1/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李坤

本實用新型提供了一種基于零維歐姆接觸的硅基納米線量子點的裝置，包括：硅基納米線基片結(jié)構(gòu)、量子點電極結(jié)構(gòu)和測量電路；硅基納米線基片結(jié)構(gòu)自下而上順次包括：非摻雜硅襯底、硅緩沖層、鍺層、硅包覆層和二氧化硅層；鍺層中還包括量子點；量子點電極結(jié)構(gòu)包括：源電極、漏電極、絕緣層和頂柵極電極；源電極和漏電極，分別置于硅基納米線結(jié)構(gòu)的兩端，且與硅基納米線結(jié)構(gòu)零維接觸；絕緣層，生長于硅基納米線基片結(jié)構(gòu)的二氧化硅層上；頂柵極電極，生長于絕緣層上；頂柵極電極通過絕緣層隔絕與源電極和漏電極接觸；頂柵極電極用于調(diào)節(jié)載流子在量子點電極結(jié)構(gòu)中的狀態(tài)。本實用新型簡化制備工藝，提高硅基納米線量子點的制備成功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及半導體領(lǐng)域，尤其涉及一種基于零維歐姆接觸的硅基納米線量子點的裝置。

背景技術(shù)

隨著半導體微納加工工藝的不斷發(fā)展，芯片器件一方面不斷提高集成度，另一方面不斷縮小單個處理器件單元的尺度。目前，商用的芯片已經(jīng)進入幾納米的量級。并且研究者已經(jīng)在實驗室制備出可精確調(diào)控載流子隧穿的門型電控柵極量子點結(jié)構(gòu)，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建量子比特以及制備量子芯片。現(xiàn)階段主要在硅、砷化鎵、石墨烯、碳納米管、銦砷納米線、鍺硅核殼型納米線等幾種材料上制備的量子點，因為量子比特長退相干時間以及快速操作速度的性能而被廣泛研究。

自組織鍺硅納米線以空穴為載流子，理論研究預測比電子為載流子的材料擁有更長的退相干時間以及更快速的操作速度，是一種潛在的未來可應用量子芯片的材料體系。但現(xiàn)有的以自組織鍺硅納米線的門型電控量子點結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，制備量子點的成功率和穩(wěn)定性還有待提升。

實用新型內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本實用新型提供了一種基于零維歐姆接觸的硅基納米線量子點的裝置，以至少部分解決以上所提出的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種基于零維歐姆接觸的硅基納米線量子點的裝置包括：硅基納米線基片結(jié)構(gòu)，自下而上順次包括：非摻雜硅襯底、硅緩沖層、鍺層、硅包覆層和二氧化硅層；所述鍺層中還包括量子點；所述鍺層、硅包覆層和二氧化硅層形成凸起結(jié)構(gòu)作為硅基納米線；量子點電極結(jié)構(gòu)，包括：源電極和漏電極，分別置于所述硅基納米線結(jié)構(gòu)的兩端，且與所述硅基納米線結(jié)構(gòu)零維接觸；絕緣層，生長于所述硅基納米線基片結(jié)構(gòu)的所述二氧化硅層上；頂柵極電極，制備于所述絕緣層上；所述絕緣層隔絕所述頂柵極電極與源電極和漏電極；所述頂柵極電極用于調(diào)節(jié)載流子在量子點電極結(jié)構(gòu)中的狀態(tài)。

在本實用新型的一些實施例中，納米線鍺內(nèi)核層，在所述鍺層中部位置形成的凸起；納米線硅包覆層，在所述硅包覆層中部位置形成的凸起；納米線二氧化硅保護層，在所述二氧化硅層中部位置形成的凸起。

在本實用新型的一些實施例中，還包括測量電路，用于調(diào)節(jié)源電極、漏電極和頂柵極電極的電壓，以調(diào)控載流子在量子點與漏電極和源電極之間的隧穿，所述測量電路包括：偏置電壓，施加于所述源電極上；柵極電壓，施加于所述頂柵極電極上，用于調(diào)節(jié)載流子在量子點與漏電極和源電極之間的運輸狀態(tài)；數(shù)字萬用表，施加于所述漏電極上，用于測量載流子與漏電極和源電極之間的運輸電流。

在本實用新型的一些實施例中，還包括：電極標記電路，所述電極標記電路包括：小號標記電極，用于精確定位所述硅基納米線位置，并校準和套刻所述源電極、所述漏電極和所述頂柵極電極；大號標記電極，用于校準和套刻所述小號標記電極；柵極大電極，用于連接所述頂柵極電極；源大電極，通過條帶狀電極與所述源電極相連，用于連接所述源電極和所述漏電極；漏大電極，通過條帶狀電極與所述漏電極相連，用于連接所述源電極和所述漏電極。

在本實用新型的一些實施例中，所述大號標記電極包括：一個大號斜交叉電極組，所述大號斜交叉電極組寬度為10μm、長度為100μm；所述大號斜交叉電極組包括四個大號斜交叉電極；所述小號標記電極包括：多個小號斜交叉電極組，所述小號斜交叉電極組寬度為10nm、長度為100 nm；所述小號斜交叉電極組包括四個小號斜交叉電極。