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采用纳米压印光刻技术制备的硅金属-氧化物-半导体量子点量子比特器件中电荷杂质减少研究

DOI：10.1088/1361-6528/ab3cb9 期刊：Nanotechnology 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 金属-氧化物-半导体量子点架构是实现半导体量子计算物理方案的主流途径?？衫┱沽孔拥忝媪俚闹饕粽街皇堑绾稍又实拇嬖凇５缱邮饪蹋‥BL）作为量子点器件制备的通用技术，已知会在Si/SiO2界面产生此类缺陷。为消除对EBL的依赖，我们采用纳米压印光刻技术将量子点的金属栅极图案转移至硅衬底上，能可靠复现50纳米尺度及间距的关键特征。通过表征量子点接触势垒的偏压相关电荷输运特性，发现与同类电子束制备器件相比，纳米压印器件的杂质影响显著降低。成功实现了多个量子点的高质量电荷输运与电荷传感。此外测得栅极噪声平均值为1.5微电子伏特每平方赫兹，与EBL制备器件的先前测量结果相当，表明EBL产生的主要杂质源为深层固定电荷。本研究通过改进制备工艺以减少电荷杂质，为MOS结构中实现可靠的量子点运行提供了路径。
作者： Nicholas E Penthorn，Joshua S Schoenfield，John D Rooney，HongWen Jiang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过使用纳米压印光刻技术（NIL）减少硅/二氧化硅界面处的电荷杂质，从而消除在制造量子点器件时对电子束光刻（EBL）的需求。

研究成果

NIL为制造具有较低电荷杂质的量子点器件提供了可行的EBL替代方案。该技术能在MOS系统中实现可靠的量子点运行，其栅极噪声水平与EBL制造的器件相当。但需进一步研究以解决剩余的杂质来源问题。

研究不足

该研究表明，虽然纳米压印光刻（NIL）能减少电荷杂质，但热应变和氧化物界面处自然形成的悬键等其他来源仍可能导致缺陷电荷密度。纳米压印光刻所用的模具在多次使用后可能受损，且该工艺需严格控制温度与压力。

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