Name: silicon metal-oxide-semiconductor quantum dots for single-electron pumping
Uploaded: 2015-06-03T15:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 58 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Silicon Metal-oxide-semiconductor Quantum Dots for Single-electron Pumping at JoVE.com

نشكر KY تان، P. الكرسي وGC Tettamanzi لإجراء مناقشات مفيدة. ونحن نعترف بدعم مالي من المجلس الأسترالي للبحوث (منحة رقم DP120104710)، وأكاديمية فنلندا (منحة رقم 251748، 135794، 272806) وبدعم من الاسترالي مرفق التصنيع الوطنية لتصنيع الجهاز. يعترف AR بدعم مالي من برنامج منحة باحث جامعة نيو ساوث ويلز في وقت مبكر الوظيفي. ومن المسلم به أيضا توفير التسهيلات والدعم الفني من قبل جامعة آلتو في مركز Micronova Nanofabrication.

ملاحظة: يصف هذا البروتوكول الإجراءات المستخدمة لتلفيق، حزمة واختبار مضخات واحد الإلكترون على أساس السيليكون التكنولوجيا MOS QD. يتم تنفيذ الخطوات التي نوقشت في الأقسام الفرعية 1 و 2 في غرف الأبحاث ISO5، في حين أن من القسم 3 يتم تنفيذها في مختبرات ISO6. يتم التحكم باستمرار الظروف المحيطة. يتم تعيين القيم الاسمية لدرجة الحرارة والرطوبة في 20 ± 1 درجة مئوية و 55٪ ± 5٪، على التوالي. 1. التصنيع الدقيق <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أكسيد الميدان <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف الرقاقة عن طريق الغمر في ما يلي: حفر سمكة البيرانا (10 دقيقة)، منزوع الأيونات (DI) الماء (10 دقيقة)، RCA-2 الحل (DI الماء 175 مل، 30 مل حمض الهيدروكلوريك، H 2 O 2 30 مل بسعر 100 ° C لمدة 10 دقيقة)، والماء منزوع الأيونات (5 دقائق)، الهيدروفلوريك (HF) حمض المخفف في الماء 10: 1 (10 ثانية)، والمياه DI (10 دقيقة). استخدام الملابس الواقية عند التعامل مع HF (أي، نظارات، المريلة البلاستيكية، وقفازات PVC). المضي قدما في النظام المذكور. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع رقاقةفي أكسدة الفرن على 900 درجة مئوية، وأكسدة في خطوات على النحو التالي: O الجاف 2 (10 دقيقة)، O الرطب 2 (40 دقيقة)، O الجاف 2 (10 دقيقة)، N 2 (15 دقيقة). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أومية اتصالات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنفيذ ضوئيه وأكسيد حفر. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إيداع طبقة قليل نانومتر سميكة من التصاق المروج hexamethyldisilazane (HMDS) على سطح الرقاقة على النحو التالي: مرحلة ما قبل الخبز على موقد على 110 درجة مئوية لمدة 1 دقيقة، صب ~ 50 مل من HMDS في كوب من الزجاج، ضع الكأس والرقاقة في فراغ الغرفة، إخلاء والانتظار لمدة 2 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تدور طبقة 2-4 ميكرون سميكة من مقاوم الضوء على كل من الظهر والجانبين الأمامية للرقاقة (3،000-5،000 دورة في الدقيقة، 25-40 ثانية اعتمادا على سمك المطلوب). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فضح لضوء الأشعة فوق البنفسجية في قناع اليجنر (10 ميغاواط / سم 2 ل10/04 ثانية وفقا لمقاومة سمك). بعد خبز على موقد على 110 درجة مئوية لمدة 1 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطوير لمدة 1-2 دقائق، ثم يشطف في الماء منزوع الأيونات. </لى&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> أداء O حفر 2 البلازما لمدة 20 دقيقة (الضغط = 340 mTorr؛ قوة الحادث = 50 W، تنعكس قوة &lt;1 W). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أكسيد حفر في مخزنة محلول حمض HF (15: 1، 4-5 دقيقة، احفر معدل ≈ 20 نانومتر / دقيقة عند 30 ° C). شطف في الماء منزوع الأيونات (5 دقائق). ضربة الجافة مع N 2. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة مقاومة للضوء عن طريق الغمر في الأسيتون. شطف في الأيزوبروبانول (IPA)، ثم ضربة الجافة مع N 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع رقاقة في الفرن على 1000 درجة مئوية مع مصدر الفوسفور (N 2 تدفق ل30-45 دقيقة اعتمادا على الكثافة المطلوبة المنشطات). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة طبقة أكسيد الملوثة مع حمض HF المخفف في الماء (10: 1، 3-4 دقيقة، ومعدل حفر ≈ 40 نانومتر / دقيقة عند 30 ° C)، وشطف في الماء منزوع الأيونات (10 دقيقة). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أكسدة كما هو الحال في 1.1.2. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بوابة أكسيد <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات من 1.2.1 و 1.2.2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع رقاقة في فرن مخصص في 800 ° C وأكسدة في خطوات على النحو التالي: O الجاف 2 (10 دقيقة)، دichloroethylene + O 2 (20 دقيقة)، O الجاف 2 (10-30 دقيقة حسب المطلوب سمك أكسيد)، N 2 (15 دقيقة). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أومية اتصالات معدنة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوة 1.2.1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع رقاقة في شعاع الإلكترون المبخر. تتبخر 100 نيوتن متر من الألومنيوم في 0،2-0،5 نانومتر / ثانية و 5 × 10 -6 عربة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقع في رقاقة N -methyl-2-pyrrolidone (NMP) على موقد في 80 درجة مئوية لمدة 1 ساعة لرفع قبالة المعادن. استخدام التحريض بالموجات فوق الصوتية إذا لزم الأمر. شطف في IPA لمدة 2 دقيقة. ضربة الجافة مع N 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يصلب في تشكيل الغاز في 400 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة على الأقل. </li></ol></li></ol> 2. Nanofabrication <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رقاقة التكعيب <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تدور أي مقاومة على الرقاقة لتكون بمثابة طلاء واقية (نوع من البوليمر والغزل المعلمات ليست ذات صلة في هذه المرحلة). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام الماس الحافة المقامر لخفض الرقاقة إلى رقائق الفردية ~ 10 × 2 مم 2. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl">تنظيف <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقع في NMP لمدة 1 ساعة على موقد في 80 درجة مئوية، ثم يشطف في IPA لمدة 2 دقيقة. ضربة الجافة مع N 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أداء O حفر 2 البلازما لمدة 5 دقائق (قوة الحادث = 50 W، تنعكس قوة &lt;1 W). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تدور نظيفة مع الأسيتون وIPA (7500 دورة في الدقيقة، 30 ثانية) </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> علامات المحاذاة الزخرفة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تدور ميتاكريلات (PMMA 950k) A4 مقاومة (5،000-7،500 دورة في الدقيقة، 30 ثانية اعتمادا على سمك المطلوب). سمك عمل نموذجي ≈ 150-200 نانومتر. خبز مقاومة على موقد على حرارة 180 درجة مئوية لمدة 90 ثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنفيذ شعاع ه الطباعة الحجرية. استخدام شروط الكتابة التالية: شعاع الطاقة = 30 كيلو، شعاع الحالية ≈ 30 السلطة الفلسطينية، جرعة منطقة ≈ 500-650 μC / سم 2 اعتمادا على علامات حجم ومقاومة سماكة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطوير مقاومة في حل من كيتون إيسوبوتيل الميثيل وIPA (1: 3) عن 40-60 ثانية، ثم يشطف في IPA لمدة 20 ثانية. ضربة الجافة مع N 2 بندقية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مكانرقاقة في شعاع الإلكترون المبخر. تتبخر 15 نانومتر من منظمة الشفافية الدولية و 65 نانومتر من حزب العمال في 0،2-0،4 نانومتر / ثانية و 5 × 10 -6 عربة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رفع قبالة المعدن كما في الخطوة 1.4.3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رقاقة نظيفة كما في الخطوات 2.2.2-2.2.3. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بوابة الزخرفة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تدور مقاومة كما هو الحال في 2.3.1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنفيذ شعاع ه الطباعة الحجرية. استخدام شروط الكتابة التالية لميزات عالية الدقة: شعاع الطاقة = 30 كيلو، شعاع الحالية ≈ 30 السلطة الفلسطينية، جرعة منطقة ≈ 500-700 μC / سم 2. إرسال شروط ملامح منخفضة القرار: شعاع الطاقة = 15 كيلو، شعاع الحالية ≈ 10 غ، جرعة منطقة ≈ 400-600 μC / سم 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطوير مقاومة كما هو الحال في 2.3.3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع الشريحة في المبخر الحراري. تتبخر آل في 0،1-0،4 نانومتر / ثانية و1-9 × 10 -6 م بار. سمك الهدف يختلف وفقا لعدد طبقة، كما هو مبين في الشكل 2B (25-35 نانومتر للطبقة 1، 45-65 نانومتر للطبقة 2، 75-90 نم للطبقة 3). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رفع قبالة المعدن كما في الخطوة 1.4.3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أداء آل الأكسدة على موقد في 150 درجة مئوية لمدة 5-10 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رقاقة نظيفة كما في الخطوة 2.2.3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات 2.4.1-2.4.7 مرتين لتحقيق البوابة 3-طبقة المكدس. </li></ol></li></ol> 3. جهاز التعبئة والتغليف <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رقاقة الزهر كما في الخطوة 2.1 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شطف الناتجة رقائق صغيرة في الأسيتون وIPA لمدة 2 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الغراء الفرد قطعة لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) مع PMMA A5. الانتظار 2 دقيقة حتى يجف. بدلا من ذلك، من أجل تعزيز thermalization، تستخدم الفضة الايبوكسي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل PCB الصعود إلى بوندر إسفين والمضي قدما في الأسلاك. </li></ol> 4. اختبارات النزاهة الأجهزة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جبل PCB التي تحتوي على جهاز سلكي على تحقيق تراجع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> سلك الخطوط الكهربائية من الكلور لتلك لجنة التحقيق تراجع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج التحقيق في وعاء يحتوي الهليوم السائل. المضي قدما ببطء لتجنب الإفراط في الهليوم بالنفط خارج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لكل بوابة الجهاز، ربط المقابل القطب درجة حرارة الغرفة لجنة التحقيق إلى وحدة المصدر التدبير، مع الحفاظ على بوابات أخرى الارض. تعيين الامتثال الحالي لعدد قليل غ. اكتساح الجهد من صفر إلى 1.5V في الخطوات من 0.1 V، وقياس وتسجيل التيار. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط كل سطر بوابة لمصدر متغير العاصمة الجهد بطارية تعمل بالطاقة، خط المصدر إلى المدمج في مصدر التيار الكهربائي المتردد من مكبر للصوت قفل في وخط هجرة إلى مدخل الميناء من القفل في مكبر للصوت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس مصدر لاستنزاف تصرف للتكوينات بوابة الجهد مختلفة (انظر الشكل 4). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> المنحدر عالميا تصل الفولتية المطبقة على بوابات BL، BR، PL، SL وDL، عن طريق الحفاظ C1 و C2 البوابات على الارض. تسجيل خصائص الجهاز &#39;بدوره على&#39;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> المنحدر بشكل فردي أسفل كل بوابة الجهد وتسجيل الخصائص بوابات &quot;قرصة قبالة &#39;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط الفولتية بوابة لتعريف كهربية لتشونقطة أنتم سلفنا من خلال تحديد الفولتية على BL وBR (PL، SL وDL) أصغر (أكبر) من منعطف على الفولتية. تسجيل الخصائص الحصار كولوم. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Sze, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Physics of Semiconductor Devices. , 505-566 (1969).</li><li>Moore, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cramming+More+Components+onto+Integrated+Circuits.">Cramming More Components onto Integrated Circuits.</a> Electronics. 38, 114-117 (1965).</li><li>Voisin, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Few-Electron+Edge-State+Quantum+Dots+in+a+Silicon+Nanowire+Field-Effect+Transistor.">Few-Electron Edge-State Quantum Dots in a Silicon Nanowire Field-Effect Transistor.</a> Nano Lett. 14 (4), 2094-2098 (2014).</li><li>Asenov, A., Brown, A. R., Davies, J. H., Savas, K., Slavcheva, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simulation+of+Instrinsic+Parameter+Fluctuations+in+Decananometer+and+Nanometer-Scale+MOSFETs.">Simulation of Instrinsic Parameter Fluctuations in Decananometer and Nanometer-Scale MOSFETs.</a> IEEE Trans Electron Devices. 50 (9), 1837-1852 (2003).</li><li>Zwanenburg, F. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicon+Quantum+Electronics.">Silicon Quantum Electronics.</a> Rev. Mod. Phys. 85 (3), 961-1019 (2013).</li><li>Ladd, T. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+computers.">Quantum computers.</a> Nature. 464 (7285), 45-53 (2010).</li><li>Piquemal, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genev&#232;s,+G.+for+a+direct+realization+of+the+quantum+metrological+triangle.">Genev&#232;s, G. for a direct realization of the quantum metrological triangle.</a> Metrologia. 37 (3), 207-211 (2000).</li><li>Angus, S. J., Ferguson, A. J., Dzurak, A. S., Clark, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gate-Defined+Quantum+Dots+in+Intrinsic+Silicon.">Gate-Defined Quantum Dots in Intrinsic Silicon.</a> Nano Lett. 7 (7), 2051-2055 (2007).</li><li>Gonzalez-Zalba, M. F., Heiss, D., Podd, G., Ferguson, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunable+aluminium-gated+single+electron+transistor+on+a+doped+silicon-on-insulator+etched+nanowire.">Tunable aluminium-gated single electron transistor on a doped silicon-on-insulator etched nanowire.</a> Appl. Phys. Lett. 101 (10), 103504-103501 (2014).</li><li>Lim, W. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+the+single-electron+regime+in+a+highly+tunable+silicon+quantum+dot.">Observation of the single-electron regime in a highly tunable silicon quantum dot.</a> Appl. Phys. Lett. 95 (24), 242102-242103 (2009).</li><li>Yang, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spin-valley+lifetimes+in+silicon+quantum+dots+with+tunable+valley+splitting.">Spin-valley lifetimes in silicon quantum dots with tunable valley splitting.</a> Nat. Commun. 4 (2069), (2013).</li><li>Chan, K. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-electron+shuttle+based+on+a+silicon+quantum+dot.">Single-electron shuttle based on a silicon quantum dot.</a> Appl. Phys. Lett. 98 (21), 212103-212101 (2011).</li><li>Rossi, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+accurate+single-electron+pump+based+on+a+highly+tunable+silicon+quantum+dot.">An accurate single-electron pump based on a highly tunable silicon quantum dot.</a> Nano Lett. 14 (6), 3405-3411 (2014).</li><li>Pekola, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-electron+current+sources:+Toward+a+refined+definition+of+the+ampere.">Single-electron current sources: Toward a refined definition of the ampere.</a> Rev. Mod. Phys. 85 (4), 1421-1472 (2013).</li><li>Giblin, S. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+a+quantum+representation+of+the+ampere+using+single+electron+pumps.">Towards a quantum representation of the ampere using single electron pumps.</a> Nat. Commun. 3, 930 (2012).</li><li>Kouwenhoven, L. P., Austing, D. G., Tarucha, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Few-electron+quantum+dots.">Few-electron quantum dots.</a> Rep. Prog. Phys. 64 (6), 701-736 (2001).</li><li>Veldhorst, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+addressable+quantum+dot+qubit+with+fault-tolerant+control+fidelity.">An addressable quantum dot qubit with fault-tolerant control fidelity.</a> Nat. Nanotech. 9 (12), 981-985 (2014).</li><li>Fujiwara, A., Nishiguchi, K., Ono, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoampere+charge+pump+by+single-electron+ratchet+using+silicon+nanowire+metal-oxide-semiconductor+field-effect+transistor.">Nanoampere charge pump by single-electron ratchet using silicon nanowire metal-oxide-semiconductor field-effect transistor.</a> Appl. Phys. Lett. 92 (4), 042102-1-042102-3 (2008).</li><li>Jehl, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hybrid+Metal-Semiconductor+Electron+Pump+for+Quantum+Metrology.">Hybrid Metal-Semiconductor Electron Pump for Quantum Metrology.</a> Phys. Rev. X. 3 (2), 021012-1-021012-7 (2013).</li><li>Tettamanzi, G. C., Wacquez, R., Rogge, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Charge+pumping+through+a+single+donor+atom.">Charge pumping through a single donor atom.</a> New J. Phys. 16 (6), 063036-1-063036-17 (2014).</li><li>Koppinen, P. J., Stewart, M. D., Zimmerman, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+Electrical+Characterization+of+Fully+CMOS-Compatible+Si+Single-Electron+Devices.">Fabrication and Electrical Characterization of Fully CMOS-Compatible Si Single-Electron Devices.</a> IEEE Trans Electron Devices. 60 (1), 78-83 (2013).</li><li>Fletcher, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stabilization+of+single-electron+pumps+by+high+magnetic+fields.">Stabilization of single-electron pumps by high magnetic fields.</a> Phys. Rev. B. 86 (15), 155311-1-155311-6 (2012).</li><li>Kataoka, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunable+Nonadiabatic+Excitation+in+a+Single-Electron+Quantum+Dot.">Tunable Nonadiabatic Excitation in a Single-Electron Quantum Dot.</a> Phys. Rev. Lett. 106 (12), 126801-1-126801-4 (2011).</li></ol>

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

بروتوكول الواردة في هذه الدراسة يصف التقنيات لتصنيع السيليكون MOS QDS، فضلا عن الإجراءات التجريبية لاختبار سلامتها الفنية وتشغيلها مثل مضخات واحد الإلكترون. بشكل ملحوظ، من خلال تكييف تصميم البوابة، ويمكن استخدام عملية التصنيع ذاتها لإنتاج أجهزة مناسبة لنوعية الشيء قراءات والتحكم 17، فضلا عن تهمة ضخ 12،13. نلاحظ أن العديد من المعلمات عملية نقل في هذه المقالة قد تختلف اعتمادا على أدوات التصنيع المستخدمة (المعايرة، أو نموذج)، وكذلك على نوع من الركيزة السيليكون (سمك وكثافة الخلفية المنشطات). كميات مثل جرعة التعرض الطباعة الحجرية أو الوقت اللازم لتطوير، والحفر أو مدة الأكسدة، ويجب أن تكون محسوبة بدقة واختبارها للتأكد من تحقيق عائد موثوق بها. وعلاوة على ذلك، لا بد من تجنب انتقال الملوثات الناتجة عن استخدام أدوات التصنيع نفسها لعمليات مختلفة. تحقيقا لهذه الغاية، وعدد من كريتم تنفيذ الخطوات itical بمعدات مخصصة حصرا لتصنيع السيليكون مثل تبخر المعادن، وأفران الأكسجين والحمامات HF. بشكل أعم، والسيليكون يقترب اهتماما متزايدا كمادة من خيار لتحقيق مضخات تهمة 18-20. ويرجع هذا جزئيا إلى وجهة نظر جذابة تنفيذ معيار التيار الكهربائي الجديد القائم على الكم باستخدام عملية السيليكون في صناعة المتوافقة مع هذا. وهذا من شأنه الاستفادة من تقنيات التكامل راسخة وموثوقة لتطويره، الموازاة والنفقات العامة القيادة. الأهم، وهو مكمل MOS (CMOS) تقنية كاملة، وخالية من المعدن التقليدي كمادة البوابة، وقد أظهرت تقلص إلى حد كبير خلفية التقلبات المسؤول في أجهزة احد الإلكترون 21. ويمكن لهذه التقلبات أن تكون ضارة في تحقيق الدقة المترولوجية. بروتوكول مناقشتها هنا يقتصر على تحقيق MOS النانو الأجهزة مع البوابات المعدنية. لذلك، لachieلقد التوافق الكامل الصناعي والحد من التقلبات تهمة، ستكون هناك حاجة إلى تعديل أساليب ترسب البوابة واستخدام مخدر للغاية السيليكون متعدد الكريستالات كمادة البوابة. في الختام، المضخات MOS QD مناقشتها هنا تضافرت مؤخرا ميزة تكنولوجية من السيليكون مع أداء جيد جدا من حيث الجيل الحالي دقيقة 13. هذا نابع من مرونة عالية لعملية تصميم وتصنيع والتي تسمح لأحد على كومة طبقات بوابة متعددة تؤدي إلى نظام التعاقد وتنوعا. وtunability غرامة الناتجة من الحبس الكهربائي من نقطة جنبا إلى جنب مع القدرة على خفض خلفية التقلبات تهمة يمهد الطريق للتغلب على التحديات الرئيسية التي لوحظت في مجال أشباه الموصلات الأخرى مضخات 22،23.

Silicon is the material of choice for most of the modern microelectronics. Its properties, combined with advanced lithographic techniques, have allowed the semiconductor industry to achieve very large-scale integration and deliver billions of transistors per chip. The metal-oxide-semiconductor (MOS) technology1 has been the key of this relentless technological progress2. In brief, it is based on a selectively doped Si substrate which is thermally oxidized to grow a high quality SiO2 gate oxide on which a metal gate electrode is deposited. Recently, it has been shown that the use of a stack of gate oxides could be beneficial3 . While present industry standards have reached minimum feature sizes for gate lengths below 20 nm, it is becoming increasingly evident that, at this level of miniaturization, detrimental quantum mechanical phenomena come into play that may complicate further downscaling4.
Remarkably, silicon is also an excellent host material to exploit the quantum properties of the electron charge and spin5. This has broadened its range of applicability to entirely new fields such as quantum computing6 and quantum electrical metrology7. Among other approaches5, the use of a multi-gate MOS technology8,9 has led to electrostatically-defined quantum dots (QD) whose occupancy can be controlled down to single-electron level10. Unlike the conventional MOS process where just one gate per transistor is needed1, these QDs are defined via a three-layer stack of Al/AlyOx gates which are used to selectively accumulate electrons at the Si/SiO2 interface, as well as provide lateral and vertical confinement11.
Although these devices had been originally developed for quantum computing applications, they have also recently shown promising performances as metrological tools12,13. In the field of quantum electrical metrology, a long-standing goal is the redefinition of the unit ampere in terms of the elementary charge (e) 14. In particular, the emphasis is on the realization of nano-scale charge pumps to clock the transfer of individual electrons timely and accurately. These devices generate macroscopic quantized electric currents, I=nef, where f is the frequency of an external driving oscillator and n is an integer. To date, the best performance has been achieved with a GaAs-based pump by yielding a current in excess of 150 pA with a relative uncertainty of 1.2 parts per million15. Recently, silicon MOS QDs have also stood out for the implementation of highly accurate single-electron pumps thanks to the capability of finely tuning the charge confinement13.
Here, we discuss the protocol used for the fabrication of silicon MOS QDs. Furthermore, the cryogenic set-up used to test the integrity of the devices after fabrication and the one to perform charge pumping experiments are described. Finally, representative measurements of quantized electric current are reported.

<table><tbody><tr><td>Silicon wafers</td><td>TOPSIL</td><td></td><td>4 inch</td></tr><tr><td>Electron-beam lithography machine</td><td>Raith gmbh</td><td></td><td>Raith 150two</td></tr><tr><td>E-beam resist&amp;nbsp;</td><td>MicroChem gmbh</td><td></td><td>PMMA</td></tr><tr><td>Photoresist</td><td>MicroChem gmbh</td><td></td><td>nLOF2020</td></tr><tr><td>Mask aligner</td><td>Quintel</td><td></td><td>Q6000</td></tr><tr><td>Photoresist developer</td><td>MicroChem gmbh</td><td></td><td>AZ826MIF</td></tr></tbody></table>

silicon metal-oxide-semiconductor quantum dots for single-electron pumping

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by quantum mechanical effects such as tunneling through single dopants, scattering via interface defects, and discrete trap charge states. However, progress in silicon technology has shown that these phenomena can be harnessed and exploited for a new class of quantum-based electronics. Among others, multi-layer-gated silicon metal-oxide-semiconductor (MOS) technology can be used to control single charge or spin confined in electrostatically-defined quantum dots (QD). These QD-based devices are an excellent platform for quantum computing applications and, recently, it has been demonstrated that they can also be used as single-electron pumps, which are accurate sources of quantized current for metrological purposes. Here, we discuss in detail the fabrication protocol for silicon MOS QDs which is relevant to both quantum computing and quantum metrology applications. Moreover, we describe characterization methods to test the integrity of the devices after fabrication. Finally, we give a brief description of the measurement set-up used for charge pumping experiments and show representative results of electric current quantization.

Watch this Scientific Journal Video about Silicon Metal-oxide-semiconductor Quantum Dots for Single-electron Pumping at JoVE.com

Silicon Metal-oxide-semiconductor Quantum Dots for Single-electron Pumping

The fabrication process and experimental characterization techniques relevant to single-electron pumps based on silicon metal-oxide-semiconductor quantum dots are discussed.

السيليكون المعدنية أكسيد أشباه الموصلات الكم النقاط لالضخ وحيد الإلكترون

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by ...

silicon-metal-oxide-semiconductor-quantum-dots-for-single-electron

Universidad San Sebastian

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Electrical Engineering

Engineering

Unit 1

Basics of Semiconductors

SCIENTISTS IN ACTION

14.4K Views.  University of New South Wales. The fabrication process and experimental characterization techniques relevant to single-electron pumps based on silicon metal-oxide-semiconductor quantum dots are discussed.

Video: Silicon Metal-oxide-semiconductor Quantum Dots for Single-electron Pumping

Compact Quantum Dots for Single-molecule Imaging

Single-molecule imaging is an important tool for understanding the mechanisms of biomolecular function and for visualizing the spatial and temporal heterogeneity of molecular behaviors that underlie cellular biology 1-4. To image an individual molecule of interest, it is typically conjugated to a fluorescent tag (dye, protein, bead, or quantum dot) and observed with epifluorescence or total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy. While dyes and fluorescent proteins have been the mainstay of fluorescence imaging for decades, their fluorescence is unstable under high photon fluxes necessary to observe individual molecules, yielding only a few seconds of observation before complete loss of signal. Latex beads and dye-labeled beads provide improved signal stability but at the expense of drastically larger hydrodynamic size, which can deleteriously alter the diffusion and behavior of the molecule under study.
Quantum dots (QDs) offer a balance between these two problematic regimes. These nanoparticles are composed of semiconductor materials and can be engineered with a hydrodynamically compact size with exceptional resistance to photodegradation 5. Thus in recent years QDs have been instrumental in enabling long-term observation of complex macromolecular behavior on the single molecule level. However these particles have still been found to exhibit impaired diffusion in crowded molecular environments such as the cellular cytoplasm and the neuronal synaptic cleft, where their sizes are still too large 4,6,7.
Recently we have engineered the cores and surface coatings of QDs for minimized hydrodynamic size, while balancing offsets to colloidal stability, photostability, brightness, and nonspecific binding that have hindered the utility of compact QDs in the past 8,9. The goal of this article is to demonstrate the synthesis, modification, and characterization of these optimized nanocrystals, composed of an alloyed HgxCd1-xSe core coated with an insulating CdyZn1-yS shell, further coated with a multidentate polymer ligand modified with short polyethylene glycol (PEG) chains (Figure 1). Compared with conventional CdSe nanocrystals, HgxCd1-xSe alloys offer greater quantum yields of fluorescence, fluorescence at red and near-infrared wavelengths for enhanced signal-to-noise in cells, and excitation at non-cytotoxic visible wavelengths. Multidentate polymer coatings bind to the nanocrystal surface in a closed and flat conformation to minimize hydrodynamic size, and PEG neutralizes the surface charge to minimize nonspecific binding to cells and biomolecules. The end result is a brightly fluorescent nanocrystal with emission between 550-800 nm and a total hydrodynamic size near 12 nm. This is in the same size range as many soluble globular proteins in cells, and substantially smaller than conventional PEGylated QDs (25-35 nm).

We describe the preparation of colloidal quantum dots with minimized hydrodynamic size for single-molecule fluorescence imaging. Compared to conventional quantum dots, these nanoparticles are similar in size to globular proteins and are optimized for single-molecule brightness, stability against photodegradation, and resistance to nonspecific binding to proteins and cells.

الكم النقاط المدمجة لواحدة جزيء التصوير

Single-molecule imaging is an important tool for  understanding the mechanisms of biomolecular function and for visualizing the  spatial and temporal ...

Gradient Echo Quantum Memory in Warm Atomic Vapor

Gradient echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in atomic ensembles. The primary motivation for such a technology is that quantum key distribution (QKD), which uses Heisenberg uncertainty to guarantee security of cryptographic keys, is limited in transmission distance. The development of a quantum repeater is a possible path to extend QKD range, but a repeater will need a quantum memory. In our experiments we use a gas of rubidium 87 vapor that is contained in a warm gas cell. This makes the scheme particularly simple. It is also a highly versatile scheme that enables in-memory refinement of the stored state, such as frequency shifting and bandwidth manipulation. The basis of the GEM protocol is to absorb the light into an ensemble of atoms that has been prepared in a magnetic field gradient. The reversal of this gradient leads to rephasing of the atomic polarization and thus recall of the stored optical state. We will outline how we prepare the atoms and this gradient and also describe some of the pitfalls that need to be avoided, in particular four-wave mixing, which can give rise to optical gain.

The gradient echo memory is a protocol for storing optical quantum states of light in atomic ensembles. Quantum memory is a key element of a quantum repeater, which can extend the range of quantum key distribution. We outline the operation of the scheme when implemented in a 3-level atomic ensemble.

التدرج صدى الذاكرة الكم في الحارة بخار الذرية

Gradient  echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in  atomic ensembles. The primary motivation for such a technology ...

Nanofabrication of Gate-defined GaAs/AlGaAs Lateral Quantum Dots

A quantum computer is a computer composed of quantum bits (qubits) that takes advantage of quantum effects, such as superposition of states and entanglement, to solve certain problems exponentially faster than with the best known algorithms on a classical computer. Gate-defined lateral quantum dots on GaAs/AlGaAs are one of many avenues explored for the implementation of a qubit. When properly fabricated, such a device is able to trap a small number of electrons in a certain region of space. The spin states of these electrons can then be used to implement the logical 0 and 1 of the quantum bit. Given the nanometer scale of these quantum dots, cleanroom facilities offering specialized equipment- such as scanning electron microscopes and e-beam evaporators- are required for their fabrication. Great care must be taken throughout the fabrication process to maintain cleanliness of the sample surface and to avoid damaging the fragile gates of the structure. This paper presents the detailed fabrication protocol of gate-defined lateral quantum dots from the wafer to a working device. Characterization methods and representative results are also briefly discussed. Although this paper concentrates on double quantum dots, the fabrication process remains the same for single or triple dots or even arrays of quantum dots. Moreover, the protocol can be adapted to fabricate lateral quantum dots on other substrates, such as Si/SiGe.

This paper presents a detailed fabrication protocol for gate-defined semiconductor lateral quantum dots on gallium arsenide heterostructures. These nanoscale devices are used to trap few electrons for use as quantum bits in quantum information processing or for other mesoscopic experiments such as coherent conductance measurements.

النانوية من بوابة المعرفة الغاليوم / AlGaAs الجانبي نقاط الكم

A quantum computer is a computer composed of quantum bits (qubits) that takes advantage of quantum effects, such as superposition of states and ...

Resonance Fluorescence of an InGaAs Quantum Dot in a Planar Cavity Using Orthogonal Excitation and Detection

The ability to perform simultaneous resonant excitation and fluorescence detection is important for quantum optical measurements of quantum dots (QDs). Resonant excitation without fluorescence detection &#8211; for example, a differential transmission measurement &#8211; can determine some properties of the emitting system, but does not allow applications or measurements based on the emitted photons. For example, the measurement of photon correlations, observation of the Mollow triplet, and realization of single photon sources all require collection of the fluorescence. Incoherent excitation with fluorescence detection &#8211; for example, above band-gap excitation &#8211; can be used to create single photon sources, but the disturbance of the environment due to the excitation reduces the indistinguishability of the photons. Single photon sources based on QDs will have to be resonantly excited to have high photon indistinguishability, and simultaneous collection of the photons will be necessary to make use of them. We demonstrate a method to resonantly excite a single QD embedded in a planar cavity by coupling the excitation beam into this cavity from the cleaved face of the sample while collecting the fluorescence along the sample&#39;s surface normal direction. By carefully matching the excitation beam to the waveguide mode of the cavity, the excitation light can couple into the cavity and interact with the QD. The scattered photons can couple to the Fabry-Perot mode of the cavity and escape in the surface normal direction. This method allows complete freedom in the detection polarization, but the excitation polarization is restricted by the propagation direction of the excitation beam. The fluorescence from the wetting layer provides a guide to align the collection path with respect to the excitation beam. The orthogonality of the excitation and detection modes enables resonant excitation of a single QD with negligible laser scattering background.

Resonant excitation of a single self-assembled quantum dot can be achieved using an excitation mode orthogonal to the fluorescence collection mode. We demonstrate a method using the waveguide and Fabry-Perot modes of a planar microcavity surrounding the quantum dots. The method allows complete freedom in the detection polarization.

صدى الأسفار نقطة الكم إينجاس في تجويف مستو متعامد الإثارة والكشف عنها باستخدام

The ability to perform simultaneous resonant excitation and fluorescence detection is important for quantum optical measurements of quantum dots (QDs). ...

All-electronic Nanosecond-resolved Scanning Tunneling Microscopy: Facilitating the Investigation of Single Dopant Charge Dynamics

The miniaturization of semiconductor devices to scales where small numbers of dopants can control device properties requires the development of new techniques capable of characterizing their dynamics. Investigating single dopants requires sub-nanometer spatial resolution, which motivates the use of scanning tunneling microscopy (STM). However, conventional STM is limited to millisecond temporal resolution. Several methods have been developed to overcome this shortcoming, including all-electronic time-resolved STM, which is used in this study to examine dopant dynamics in silicon with nanosecond resolution. The methods presented here are widely accessible and allow for local measurement of a wide variety of dynamics at the atomic scale. A novel time-resolved scanning tunneling spectroscopy technique is presented and used to efficiently search for dynamics.

We demonstrate an all-electronic method to observe nanosecond-resolved charge dynamics of dopant atoms in silicon with a scanning tunneling microscope.

جميع الإلكترونية حل النانوسيكند المسح نفق مجهرية: تسهيل التحقيق في ديناميات تهمة يستعمل واحدة

The miniaturization of semiconductor devices to scales where small numbers of dopants can control device properties requires the development of new ...

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape method or individual WS2 nanotubes by dispersing the suspension of WS2 nanotubes. The selected samples have been fabricated into devices by the use of the electron beam lithography and electrolyte is put on the devices. We have characterized the electronic properties of the devices under applying the gate voltage. In the small gate voltage region, ions in the electrolyte are accumulated on the surface of the samples which leads to the large electric potential drop and resultant electrostatic carrier doping at the interface. Ambipolar transfer curve has been observed in this electrostatic doping region. When the gate voltage is further increased, we met another drastic increase of source-drain current which implies that ions are intercalated into layers of WS2 and electrochemical carrier doping is realized. In such electrochemical doping region, superconductivity has been observed. The focused technique provides a powerful strategy for achieving the electric-filed-induced quantum phase transition.

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Here, we present a protocol to control the carrier number in solids by using the electrolyte.

المجال الكهربائي لسيطرة الدول الإلكترونية في نانوديفيسيس2 WS بالكهرباء النابضة

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape ...

Enhanced Electron Injection and Exciton Confinement for Pure Blue Quantum-Dot Light-Emitting Diodes by Introducing Partially Oxidized Aluminum Cathode

Stable and efficient red (R), green (G), and blue (B) light sources based on solution-processed quantum dots (QDs) play important roles in next-generation displays and solid-state lighting technologies. The brightness and efficiency of blue QDs-based light-emitting diodes (LEDs) remain inferior to their red and green counterparts, due to the inherently unfavorable energy levels of different colors of light. To solve these problems, a device structure should be designed to balance the injection holes and electrons into the emissive QD layer. Herein, through a simple autoxidation strategy, pure blue QD-LEDs which are highly bright and efficient are demonstrated, with a structure of ITO/PEDOT:PSS/Poly-TPD/QDs/Al:Al2O3. The autoxidized Al:Al2O3 cathode can effectively balance the injected charges and enhance radiative recombination without introducing an additional electron transport layer (ETL). As a result, high color-saturated blue QD-LEDs are achieved with a maximum luminance over 13,000 cd m-2, and a maximum current efficiency of 1.15 cd A-1. The easily controlled autoxidation procedure paves the way for achieving high-performance blue QD-LEDs.

A protocol is presented for fabricating high-performance, pure blue ZnCdS/ZnS-based quantum dots light-emitting diodes by employing an autoxidized aluminum cathode.

حقن الإلكترون المحسنة وحبس أكسيتون للصمامات الثنائية – ينبعث الضوء الكم-نقطة زرقاء نقية بإدخال الكاثود الألومنيوم المؤكسد جزئيا

Stable and efficient red (R), green (G), and blue (B) light sources based on solution-processed quantum dots (QDs) play important roles in next-generation ...

Production and Targeting of Monovalent Quantum Dots

The multivalent nature of commercial quantum dots (QDs) and the difficulties associated with producing monovalent dots have limited their applications in biology, where clustering and the spatial organization of biomolecules is often the object of study. We describe here a protocol to produce monovalent quantum dots (mQDs) that can be accomplished in most biological research laboratories via a simple mixing of CdSe/ZnS core/shell QDs with phosphorothioate DNA (ptDNA) of defined length. After a single ptDNA strand has wrapped the QD, additional strands are excluded from the surface. Production of mQDs in this manner can be accomplished at small and large scale, with commercial reagents, and in minimal steps. These mQDs can be specifically directed to biological targets by hybridization to a complementary single stranded targeting DNA. We demonstrate the use of these mQDs as imaging probes by labeling SNAP-tagged Notch receptors on live mammalian cells, targeted by mQDs bearing a benzylguanine moiety.

We provide detailed instructions for the preparation of monovalent targeted quantum dots (mQDs) from phosphorothioate DNA of defined length. DNA wrapping occurs in high yield, and therefore, products do not require purification. We demonstrate the use of the SNAP tag to target mQDs to cell-surface receptors for live-cell imaging applications.

الإنتاج واستهداف الأحادي التكافؤ الكم النقاط

The multivalent nature of commercial quantum dots (QDs) and the difficulties associated with producing monovalent dots have limited their applications in ...

Bioengineering

Scalable Quantum Integrated Circuits on Superconducting Two-Dimensional Electron Gas Platform

To form a coherent quantum transport in hybrid superconductor-semiconductor (S-Sm) junctions, the formation of a homogeneous and barrier-free interface between two different materials is necessary. The S-Sm junction with high interface transparency will then facilitate the observation of the induced hard superconducting gap, which is the key requirement to access the topological phases (TPs) and observation of exotic quasiparticles such as Majorana zero modes (MZM) in hybrid systems. A material platform that can support observation of TPs and allows the realization of complex and branched geometries is therefore highly demanding in quantum processing and computing science and technology. Here, we introduce a two-dimensional material system and study the proximity induced superconductivity in semiconducting two-dimensional electron gas (2DEG) that is the basis of a hybrid quantum integrated circuit (QIC). The 2DEG is a 30 nm thick In0.75Ga0.25As quantum well that is buried between two In0.75Al0.25As barriers in a heterostructure. Niobium (Nb) films are used as the superconducting electrodes to form Nb- In0.75Ga0.25As -Nb Josephson junctions (JJs) that are symmetric, planar and ballistic. Two different approaches were used to form the JJs and QICs. The long junctions were fabricated photolithographically, but e-beam lithography was used for short junctions&#8217; fabrication. The coherent quantum transport measurements as a function of temperature in the presence/absence of magnetic field B are discussed. In both device fabrication approaches, the proximity induced superconducting properties were observed in the In0.75Ga0.25As 2DEG. It was found that e-beam lithographically patterned JJs of shorter lengths result in observation of induced superconducting gap at much higher temperature ranges. The results that are reproducible and clean suggesting that the hybrid 2D JJs and QICs based on In0.75Ga0.25As quantum wells could be a promising material platform to realize the real complex and scalable electronic and photonic quantum circuitry and devices.

Quantum integrated circuits (QICs) consisting of array of planar and ballistic Josephson junctions (JJs) based on In0.75Ga0.25As two-dimensional electron gas (2DEG) is demonstrated. Two different methods for fabrication of the two-dimensional (2D) JJs and QICs are discussed followed by the demonstration of quantum transport measurements in sub-Kelvin temperatures.

الدوائر المتكاملة الكم قابلة للتحجيم على فائقة التوصيل ثنائي الأبعاد منصة الغاز الإلكترون

To form a coherent quantum transport in hybrid superconductor-semiconductor (S-Sm) junctions, the formation of a homogeneous and barrier-free interface ...

Synthesis of In37P20(O2CR)51 Clusters and Their Conversion to InP Quantum Dots

This text presents a method for the synthesis of In37P20(O2C14H27)51 clusters and their conversion to indium phosphide quantum dots. The In37P20(O2CR)51 clusters have been observed as intermediates in the synthesis of InP quantum dots from molecular precursors (In(O2CR)3, HO2CR, and P(SiMe3)3) and may be isolated as a pure reagent for subsequent study and use as a single-source precursor. These clusters readily convert to crystalline and relatively monodisperse samples of quasi-spherical InP quantum dots when subjected to thermolysis conditions in the absence of additional precursors above 200 &#176;C. The optical properties, morphology, and structure of both the clusters and quantum dots are confirmed using UV-Vis spectroscopy, photoluminescence spectroscopy, transmission electron microscopy, and powder X-ray diffraction. The molecular symmetry of the clusters is additionally confirmed by solution-phase 31P NMR spectroscopy. This protocol demonstrates the preparation and isolation of atomically-precise InP clusters, and their reliable and scalable conversion to InP QDs.

Synthesis of In37P20O2CR51 Clusters and Their Conversion to InP Quantum Dots

A protocol for the synthesis of In37P20(O2C14H27)51 clusters and their conversion to indium phosphide quantum dots is presented.

توليف في37P20(س2CR)51 التكتلات وتحويلها إلى النقاط الكمية inp

This text presents a method for the synthesis of In37P20(O2C14H27)51 clusters and their conversion to indium phosphide quantum dots. The In37P20(O2CR)51 ...

السيليكون المعدنية أكسيد أشباه الموصلات الكم النقاط لالضخ وحيد الإلكترون

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video