半導體自旋量子位元中砷化鎵鋁/砷化鎵量子點及 矽基金屬氧化物半導體量子點之低溫電性研究

Abstract

量子電腦具有能夠解決即使是當今最先進的超級電腦也無法解決的複雜問題的潛力，藉由蓬勃發展的半導體產業，人類在半導體製程技術上已經能夠製作微小的結構，因此矽基金屬氧化物半導體場效電晶體 (金氧半) 量子點中的自旋量子位元也提供了一個未來運行大型量子電腦的基礎。 本論文描述了我們的砷化鎵鋁/砷化鎵異質結構量子點以及金氧半量子點的發展，藉由稀釋冷凍機在毫克耳文溫度下研究了不同樣品之電性，樣品設計可分為一個以砷化鎵為基礎的量子點、一個雙層金氧半、兩個三層金氧半量子點和一個三層金氧半的雙量子點，本論文中在探討電性後可以得到重要的相關參數，例如臨界電壓和次臨界斜率，量測庫侖障礙和隨後的偏電壓能譜術可以檢查是否已經有效的性形成的量子點，並得到有關量子點的重要信息，例如量子點的大小、閘極空乏能力和量子點電容，透過低溫系統能夠精準控制溫度的能力，隨後也測量了單電子量子穿隧峰和溫度的關係，用以檢查峰形因為熱而展寬的影響，這再度提供了閘極空乏能力以及樣品的有效電子溫度。 此研究的測量結果證實了我們多層元件結構的完整性和形成量子點的能力，此外，本主題還需要進一步研究，增加量測結果的訊號雜訊比以實現完整的元件功能並成功達成高準確度的讀取。