저자는 기술 지원을 마이클 Lacerte 감사합니다. MP-L. 재정 지원에 대한 자연 등 기술 (FRQNT) - 고급 연구 (CIFAR), 자연 과학 및 캐나다의 공학 연구위원회 (NSERC), 혁신에 대한 캐나다 재단 (CFI)과 드퐁 드 공들인 퀘벡의 캐나다 연구소 인정합니다. 여기에 제시된 장치는 나노 퀘벡에 의해 일부 자금 CRN2 및 IMDQ 시설에서 제작되었다. 갈륨 비소 / AlGaAs 기판은 국가 연구위원회 캐나다에서 미세 과학 연구소에서 ZR 바실 레프 스키에 의해 제작되었다. JCL 및 CB-O. 재정 지원 CRSNG 및 FRQNT을 인정합니다.

아래에 설명 된 제조 공정은 1.04 X 1.04 cm의 크기와 갈륨 비소 / AlGaAs 기판에서 수행됩니다. 스물 동일한 장치는이 크기의 기판에 제작되어 있습니다. 프로세스의 모든 단계는 클린 룸에서 수행되는 적절한 보호 장비는 항상 사용할 수 있어야합니다. 탈 이온수는 프로세스 전반에 걸쳐 사용되지만, 간단히 아래의 프로토콜에서 &quot;물&quot;이라고합니다. 1. 메사 에칭 이 제조 단계의 결과는 그림 4A에 표시됩니다. <ol><li> 저항 원치 않는 또는 유기 화합물의 흔적을 제거하는 2 분 75 W에서 O 2 플라즈마 플라즈마 아셀에서 샘플을 놓습니다. </li><li> 5 분 각각 아세톤 (배)와 IPA와 소닉 화장실에서 샘플을 청소합니다. 압축 된 N 2 총을 건조 타격. 제조 프로토콜을 통해, 소닉 목욕을 사용하는 경우, 갈륨 비소 웨이퍼 손상을 방지하기 위해 높은 권한을 사용하지 않도록그 다니엘하는 경향이있다. </li><li> 표면 탈수 적어도 15 분 동안 125 ° C의 오븐에서 샘플을 굽는다. 탈수는 5 분 이상 180 ° C에서 핫 플레이트에 샘플을 배치하여 얻을 수 있습니다. </li><li> 115 60 ° C 초에서 뜨거운 접시에 30 초 굽는다 3,500 rpm에서 쉬 S1818 포토 레지스트로 코팅 샘플을 스핀. 저항의 결과 층은 약 2.5 μm의 두께이어야한다. 그것은 두껍고 에칭 기판 단계 1.11에서 사용되는 솔루션이 매우 적은 영향을주기 때문입니다 S1818이 사용됩니다. 제조 공정 전반에 걸쳐, 그것은 다음 단계에서 쉽게 제거 할 수 있도록 저항 포토 레지스트 및 전자 빔을 overbaking 않도록하는 것이 중요합니다. </li><li> 시료의 바깥 쪽 가장자리에 저항을 노출하는 포토 리소그래피 마스크 얼 라이너와 에지 비드 마스크를 사용하십시오. 에지 비드 마스크는 유리 접시에 1 X 1cm 크롬 사각형으로 구성되어 있습니다. 436 nm의 파장의 빛을 사용하여 15m W / cm 2에서 10 초 동안 저항을 노출합니다. 워싱턴velength 전력은 고정되어 사용되는 기계와 다를 수 있습니다. 적당한 크기의 잘 정의 된 기능을 얻기 위해 노출과 개발 시간을 조정합니다. </li><li> 개발 2 분 10 초 MF-319에서 샘플을 담가 저항 노출. 이 단계 동안 천천히 교반. 15 초 동안 물에 씻어 압축 N 2 총을 불어 건조시킵니다. 에지 비드 샘플의 중간에 저항의 균일 한 두께를 가진 1 x 1 센티미터 표면을 떠나,이 단계의 끝에서 제거해야합니다. 에지 비드가 더 나은 결과를 이끌어 마스크와 샘플 사이에 더 나은 접촉을 얻기 위해 메사 마스크를 노출하기 전에 제거됩니다. </li><li> 아직도 노광 마스크 얼 라이너를 사용하여 노출 15 mW의 / cm 2에서 7 초 메사 마스크와 436 nm의 빛을 사용하여 저항한다. </li><li> 개발 2 분 10 초 MF-319에서 샘플을 담그고 천천히 교반에 의해 저항 노출.에게 물에 15 초 동안 세척하고 압축 된 N 2 총을 불어 건조시킵니다. remainin 저항샘플 G는 이제 메사의 모양을하고 있습니다. 저항은 다음 단계에서 에칭되는 샘플이 지역을 보호합니다. </li><li> 이전에 노출 된 지역에서 저항의 모든 흔적을 제거하려면, 샘플은 플라즈마 아셀에 배치하고 75 1 분 동안 O 2 플라즈마 W. 노출되는 </li><li> H 2 SO 4 용액 : H 2 O 2 : H 2 O (5시 1분 55초가) 식각 샘플 사용됩니다. H 2 O 2와 물을 적절한 비율을 결합하고 H 2 SO 4를 추가합니다. 그것이 처음 준비 할 때이 솔루션은 매우 반응이다. overetching을 방지하기 위해 다음과 같은 단계로 진행하기 전에 20 분을 기다립니다. </li><li> 몇 초 동안 산성 용액에 침지하고 즉시 반응을 중지 30 초 동안 물에 세척하여 샘플 에칭. 샘플의 표면은 (SE이 지역에서 고갈을 보장하기 위해 2DEG에 아래의 Si 불순물의 층을지나 에칭 거의 모든 방법으로해야합니다전자 그림 1). 식각 깊이는 기판에 따라 달라질 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 기판의 종류에 대해, 34 초 침수 90-100 ㎚의 원하는 식각 깊이에 이르게한다. 그러나 2DEG 손상을 방지하기 위해 overetch하지 않는 것이 중요합니다. 식각 율이 솔루션뿐만 아니라 에칭하기 전에 대기 시간 H 2 SO 4, H 2의 비율 O 2를 강력하게 변화하기 때문에, 그것은 5-10 초 여러 침지하여 에칭을 수행 대신하는 것이 좋습니다 단 34 초 에칭으로, 각 식각 후 profilometer로 식각 깊이를 측정합니다. 이 솔루션의 비교적 느린 식각 속도는 식각 깊이를 잘 조절 할 수 있습니다. 실내 온도 아래의 식각 용액을 냉각하여 식각 속도를 낮출 수 있습니다. 그것은 얕은 식각하고 식각 프로파일이 중요하기 때문에하지만, 다른 에칭 솔루션도 사용할 수 있습니다. </li><li> 3 시간 동안 65 ° C에서 1165 년 리무버에서 샘플을 침지하여 저항을 벗 깁니다. 헹구기5 아세톤과 IPA의 각을 분. profilometer와 식각 프로파일을 측정합니다. </li></ol> 2. 저항 접촉의 제작 이 제조 단계의 결과는 그림 4b에 표시됩니다. <ol><li> 5 분 각각 아세톤 (배)와 IPA의 침수 소닉 화장실에서 샘플을 청소합니다. 압축 된 N 2 총을 불어 건조시킵니다. </li><li> 125 ° C 표면을 탈수하는 15 분 동안 오븐에서 샘플을 굽는다. </li><li> 10 분 동안 150 핫 플레이트 ° C에서 30 초와 빵을 2,500 rpm에서 LOR5A와 코트를 스핀. 그런 다음 60 초 동안 110 ° C에서 뜨거운 접시에 30 초 굽는다 5,000 rpm에서 S1813과 함께 코트를 스핀. 그 결과 저항의 두께 ~ 600 nm의 각각 ~ 1.3 ㎛ 인이다. 저항의 두 레이어는 단계 2.10에 입금됩니다 금속 리프트 오프를 촉진하는 데 사용됩니다. </li><li> 포토 리소그래피 마스크 얼 라이너와 에지 비드 마스크를 사용하여 외부 ED에 저항을 노출15 mW의 / cm 2에서 10 초 동안 436 nm의 빛을 시료의 GE. </li><li> 개발 부드럽게 교반하면서 2 분 10 초 MF-319에서 샘플을 담가 저항 노출.에게 15 초 동안 물에 씻어 압축 N 2 총을 불어 건조시킵니다. </li><li> 아직도 오믹 접촉 마스크 노광 마스크 얼 라이너,하지만이 시간을 사용하여 에칭 메사에 저항 연락처의 패턴을 맞 춥니 다. 15 mW의 / cm 2에서 6 초 동안 436 nm의 빛을 노출합니다. </li><li> 부드럽게 교반하면서 2 분 10 초 MF-319에 저항을 개발합니다. 15 초 동안 물에 씻어 압축 N 2 총을 불어 건조시킵니다. 상기 오믹 접촉이 입금됩니다 지역에서 저항이 더 이상 없습니다. 개발자는 저항의 상위 레이어 아래에 언더컷을 남겨 빠르게 S1813보다 LOR의 5A를 녹인다. 저항이 프로필은 저항의 가장자리에 벽을 형성하는 금속 (단계 2.10에 입금 할 것)을 방지하고 쉽게 remova도 수나머지의 난 저항하고 바람직하지 않은 금속. </li><li> 이전에 노출 된 지역에서 저항의 모든 흔적을 제거하려면 플라즈마 아셀에서 샘플을 배치하고 샘플 플라즈마에 너무 오래 앉게하지 않는 것이 중요합니다 75 W.에서 1 분 동안 O 2 플라즈마에 노출 때문에 약 75 nm의 / 저항의 분은이 단계 새겨 져있다. </li><li> 30 초 동안 H 2 O (1:5) 30 초 동안 물에 세척 : SO 4 H 2 용액에 시료를 침지하여 갈륨 비소 산화막을 제거합니다. 압축 된 N 2 총을 불어 건조시킵니다. 단계 2.10는 가능한 한 빨리 다시 나타나지 네이티브 산화를 방지하기 위해 수행해야합니다. </li><li> 니켈의 25 nm의 창 55 nm의 Au를 80 nm의 입금 전자 빔 증발기를 사용합니다. 증착 속도는 각각 0.2 nm의 / 초, 0.5 nm의 / 초, 0.5 nm의 / 초입니다. 증착 속도는 증착 시간 t의 두께의 정밀도가 떨어질 정도로 짧은되지 않고 챔버를 가열 방지 할 수있을만큼 짧은되도록 선택됩니다그 층을 증착. 그것은 9 가능한 경우 게르마늄과의 Au 이중층은 공정 GeAu의 단일 레이어로 대체 할 수 있습니다. </li><li> 이전 단계는 샘플의 전체 표면에 금속을 증착. 저항에 증착 된 금속의 제거는 후자를 용해하여 수행됩니다. 이 작업을 수행하려면 3 시간 동안 65 ° C에서 1,165 리무버에서 샘플을 담가. 자체적으로 해제되지 않았을 수 있습니다 원치 않는 금속을 제거하려면 살짝 뜨거운 제거제로 샘플의 표면을 스프레이 피펫을 사용합니다. 5 분 각각 아세톤과 IPA에서 샘플을 씻어. </li><li> 성형 가스의 급격한 열 어닐링 과정은 샘플의 2DEG에 용착 금속을 확산하는 데 사용됩니다. 온도는 ° C / 초 415의 온도 ° C에 도달 할 때까지 50의 속도로 증가된다. 샘플은 20 초 동안이 온도에서 방치 한 후 급속 냉각된다. 기간과 풀림의 온도가 낮거나 옴 접촉을 통해 작은 저항을 얻기 위해 선택됩니다온도. 최적 어닐링 시간은 기판 2DEG의 깊이에 따라 달라질 수 있습니다. </li></ol> 3. 티 / AU 쇼트의 제조 리드 이 제조 단계의 결과는 그림 4C에 표시됩니다. <ol><li> 5 분 각각 아세톤 (배)와 IPA의 침수 소닉 화장실에서 샘플을 청소합니다. 압축 된 N 2 총을 불어 건조시킵니다. </li><li> 125 ° C 표면을 탈수하는 15 분 동안 오븐에서 샘플을 굽는다. </li><li> 90 초 동안 180 ° C에서 뜨거운 접시에 30 초와 빵을위한 5000RPM에서 코트 PMMALMW4 %를 스핀. 그런 다음 180 ° C 90 초에서 뜨거운 접시에 30 초 굽는다 5,000 rpm에서 코트 PMMA HMW 2 %를 스핀. 그 결과 저항의 두께 ~ 75 nm의 ~ 40 nm의, 각각입니다. 티 / 오 리드가 매우 얇은되기 때문에, PMMA의 단일 레이어를 사용할 수 있지만, 회전, 노출 및 개발 매개 변수는 결과로 조정해야합니다. 이 댓글은 t에 적용그는 알 리드 게이트 (4 단계). </li><li> E-빔 과정 : 프로세스의이 부분은 ​​사용되는 프로토콜 따라서 아래에 설명 된 것과 크게 다를 수 있습니다 필요한 장비에 크게 의존합니다. 리드의 패턴은 CAD 파일에 그려집니다. 이 파일에서, 리드가 2 μm의 넓은 닫힌 다각형으로 그려해야합니다. 리드는 알루미늄 문 (4 단계에서 제작)에 본딩 패드 (5 단계에서 제작)에 문의 할 필요가 있습니다. 네 개의 정렬 마크는 티 / AU 쇼트 위에 알 리드 게이트, 수직 수평 및 회전 정렬을 리드 할 수 있도록 노출되어야합니다. <ol><li> 전자빔 리소그래피를 할 장착되어 주사 전자 현미경 (SEM)에서 샘플을 놓습니다. 빔 스폿의 크기를 줄이고 이전에 제작 된 구조를 정렬하는 동안 좋은 대조를 보장하기 위해 10 kV의에 가속 전압을 설정하기 위해 10 ㎛의 구멍을 사용합니다. 초점 stigmatism 및 조리개 정렬을 조정합니다.패러데이 컵 빔 전류를 측정한다. </li><li> 이전 에칭 메사 빔을 정렬하고 300X에 배율을 설정합니다. </li><li> 리드를 노출합니다. SEM은 노출 점의 배열을 작성하여 원하는 영역을 노출하도록 프로그램되어있다. 이러한 점 사이의 거리 (중심 간 거리) 5.5 nm의이며 용량은 43 μC / cm 2 (노출 시간 단계 3.5.1에서 측정 된 빔 전류에 따라 달라집니다)입니다. 4 단계에서 티 / 오 리드 알 게이트의 정렬을 할 수 있도록뿐만 아니라 정렬 마크를 노출합니다. </li><li> 샘플에 20 각 장치에 대해 단계 3.5.2과 3.5.3를 반복합니다. </li></ol></li><li> IPA에서 샘플을 담가 저항 개발 : 30 초 H 2 O (9시 1분). 이 솔루션은 20 ° C.의 온도에 있어야합니다 30 초 동안 물에 씻어 압축 N 2 총을 불어 건조시킵니다. MIBK 용액과 반​​응을 중지 IPA의 세척 : 선호하는 경우, PMMA은 IPA를 사용하여 개발 될 수있다 저항한다. 다른 D이 옵션을 선택한 경우 evelopment 시간이 필요합니다. </li><li> 플라즈마 아셀에서 샘플을 배치하고 전자 빔 과정에서 형성된 트렌치의 바닥에 남아있는 저항에는 없다는 것을이 저항의 5 nm의 제거 및 보장 50 W.에서 4 초 동안 O 2 플라즈마에 노출. </li><li> SO 4 H 2 용액에 시료를 침지하여 갈륨 비소 산화막을 제거 30 초 H 2 O (1:5) 30 초 동안 물에 헹구십시오. 압축 된 N 2 총을 불어 건조시킵니다. 단계 3.8 가능한 한 빨리 다시 나타나지 산화막을 방지하기 위해 수행해야합니다. </li><li> 모두 0.1 나노 미터 / 초의 속도로, TI와 오의 20 나노의 전자 빔 증발기 및 예금 10 나노에서 샘플을 놓습니다. 샘플 홀더가 잘 접지 및 증착 공정 중에 샘플 축적 요금을 방지하기 위해 소스에서 최소 60cm 멀리 배치하는 것이 중요합니다. </li><li> 65 1,165 리무버에서 샘플을 담근 °로 리프트 오프 초과하는 금속C 15 분. 자체적으로 해제되지 않았을 수 있습니다 원치 않는 금속을 제거하려면 살짝 뜨거운 제거제로 샘플의 표면을 스프레이 피펫을 사용합니다. 5 분 각각 아세톤과 IPA에 씻어. </li></ol> 4. 알 쇼트 리드 게이츠의 제작 이 제조 단계의 결과는 그림 4D에 표시됩니다. 알 쇼트의 제조 리드하고 이러한 점을 정의하는 게이트이기 때문에 게이트 제조 공정의 가장 중요한 단계를 구성합니다. 그것은 전자 빔이 잘 초점을 맞추고 현재의 빔이 잘 단계 4.2로 조정하는 것이 중요합니다. 노출과 개발 시간은 물론 소형, 지속적이고 잘 정의 된 게이트를 얻기 위해 조정해야합니다. 많은 프로토콜, 이러한 게이트와 리드는 티 / AU에서 제작하는 단계와 3시 이전에 리드와 동시에 노출됩니다. 그러나 알을 사용하는 장점은, 그것은 산화 될 수 theref입니다광석은 큰 절연 층 (10)의 필요없이 시료의 표면에 직접 입금 할 상위 게이트 등의 요소를 허용. <ol><li> 3.4.2 단계 3.1를 반복합니다. 티 / 오 리드의 손상을 방지하기 위해 샘플을 청소하는 동안 그러나, 소닉 목욕을 사용하지 마십시오. </li><li> E-빔 과정 : 알 리드와 게이트 패턴은 CAD 파일에 그려집니다. 알 리드는 티 / AU는 알 문에 이르게 연락하기 위해 사용되는 200 ㎚의 폭 닫힌 다각형으로 그려집니다. 알 게이트 그러나 폴리곤으로 그려진 것이 아니라 같은 두 개의 단일 선은 20 나노로 구분하지 않습니다. <ol><li> 빔 메사에 부합되면, 1,500 X에 배율을 설정하고 티 / AU 쇼트와 빔 리드를 맞 춥니 다. </li><li> 리드를 노출합니다. 43 μC / cm 2 3.3 ㎚의 중심 간 거리의 용량을 사용합니다. </li><li> 게이트를 노출합니다. 0.149 NC / cm 및 1.1 ㎚의 중심 간 거리의 라인 용량을 사용합니다. 이 이어질 것60 ㎚의 최종 게이트 폭. </li><li> 4.2.3 시료에 20 각 장치에 대한 - 단계 4.2.1를 반복합니다. </li></ol></li><li> 3.7 - 단계 5를 반복합니다. </li><li> 0.3 나노 미터 / 초의 속도로 알의 전자 빔 증발기 및 예금 30 나노에서 샘플을 놓습니다. </li><li> 단계 3.10를 반복합니다. 그것은 작은 알 게이트의 손상을 방지하려면이 단계 이후의 샘플 매우 섬세한 것이 중요합니다. </li></ol> 5. 쇼트 키 리드와 접착 패드의 제조 이 제조 단계의 결과는 그림 4E에 표시됩니다. <ol><li> 단계 2.1를 반복 - 쇼트위한 포토 리소그래피 마스크를 사용하여, 2.9하는 대신 저항 패드 마스크 발생합니다. </li><li> TI와 0.3 nm의 / 초, 1 나노 미터 / 초 각각의 속도로 오의 350 ㎚의 전자 빔 증발기 및 예금 30 나노에서 샘플을 놓습니다. 그것은 생보다 찢어 적은 경향이 있기 때문에 증착 오의 두꺼운 층은 샘플 홀더에 시료의 결합을 용이하게nner 층. </li><li> 리프트 오프 과잉 금속과 나머지 3 시간 동안 65 ° C에서 1,165 리무버에서 샘플을 담가 저항한다. 자체적으로 해제되지 않았을 수 있습니다 원치 않는 금속을 제거하려면 살짝 뜨거운 제거제로 샘플의 표면을 스프레이 피펫을 사용합니다. 5 분 각각 아세톤과 IPA에서 샘플을 씻어. </li></ol> 6. 샘플의 다이 싱 <ol><li> 125 ° C 표면을 탈수하는 15 분 동안 오븐에서 샘플을 굽는다. </li><li> 1 분 동안 115 ° C에서 뜨거운 접시에 30 초 굽는다 3,500 rpm에서 S1818과 함께 코트를 스핀. 저항이 층의 두께는 다이 싱 중에 샘플의 표면을 보호하기에 충분한 두께만큼 중요하지 않습니다. </li><li> 샘플의 상단과 하단면에 테이프를 다이​​ 싱의 레이어를 놓습니다. 맨 얼굴에 테이프의 층은 다이 싱시 장치에 추가적인 보호 계층을 제공합니다. </li><li> 주사위 놀이를하는 사람의 샘플면이 위로를 놓습니다. 다이 싱하여 개별 장치에 샘플을 잘라테이프를 다이​​ 싱의 바닥 층을 절단하지 않고 최고 다이 싱 테이프의 층과 갈륨 비소 / AlGaAs 웨이퍼를 통해 모든 방법입니다. </li><li> 다이 싱 테이프를 제거하고 보호는 몇 분 동안 아세톤에서 샘플을 배치하여 저항한다. 부드럽게 자신에 들지 않는 다이 싱 테이프의 조각을 끌어 핀셋을 사용합니다. IPA에 장치를 씻어 N 2 총을 사용 매만. </li></ol>

<ol>
	<li>Shor, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polynomial-time+algorithms+for+prime+factorization+and+discrete+logarithms+on+a+quantum+computer.">Polynomial-time algorithms for prime factorization and discrete logarithms on a quantum computer.</a> SIAM J. Sci. Comput. 26 (5), 1484-1509 (1997).</li><li>Bj&#246;rk, M. T., Thelander, C., 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+Quantum+Dots+in+Nanowires.">Few-Electron Quantum Dots in Nanowires.</a> Nano Lett. 4 (9), 1621-1625 (2004).</li><li>Dekker, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+Nanotubes+as+Molecular+Quantum+Wires.">Carbon Nanotubes as Molecular Quantum Wires.</a> Phys. Today. 52 (5), 22-28 (1999).</li><li>Klein, D. L., McEuen, P. L., Bown Katari, J. E., Roth, R., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Approach+to+Electrical+Studies+of+Single+Nanocrystals.">An Approach to Electrical Studies of Single Nanocrystals.</a> Appl. Phys. Lett. 68 (18), 2574-2576 (1996).</li><li>Kouwenhoven, L. P., Oosterkamp, T. 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=Excitation+Spectra+in+Circular+Few-Electron+Quantum+Dots.">Excitation Spectra in Circular Few-Electron Quantum Dots.</a> Science. 278 (5344), 1788-1792 (1997).</li><li>Ciorga, M., Sachrajda, A. S. Z., 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=Addition+Spectrum+of+a+Lateral+Dot+from+Coulomb+and+Spin-Blockade+Spectroscopy.">Addition Spectrum of a Lateral Dot from Coulomb and Spin-Blockade Spectroscopy.</a> Phys. Rev. B. 61 (24), R16315-R16318 (2000).</li><li>Baca, A. G., Ashby, C. I. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fabrication of GaAs Devices. , 350 (2005).</li><li>Barthel, C., Reilly, D. J., Marcus, C. M., Hanson, M. P., Gossard, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Single-Shot+Measurement+of+a+Singlet-Triplet+Qubit.">Rapid Single-Shot Measurement of a Singlet-Triplet Qubit.</a> Phys. Rev. Lett. 103 (16), 160503 (2009).</li><li>S, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Survey+of+Ohmic+Contacts+to+III-V+Compound+Semiconductors.">A Survey of Ohmic Contacts to III-V Compound Semiconductors.</a> Thin Solid Films. 308, 599-606 (1997).</li><li>Lim, W. H., Huebl, 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=Electrostatically+Defined+Few-Electron+Double+Quantum+Dot+in+Silicon.">Electrostatically Defined Few-Electron Double Quantum Dot in Silicon.</a> Appl. Phys. Lett. 94 (17), 173502 (2009).</li><li>Elzerman, J. M., Hanson, R., 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+Quantum+Dot+Circuit+with+Integrated+Charge+Read+Out.">Few-Electron Quantum Dot Circuit with Integrated Charge Read Out.</a> Phys. Rev. B. 67 (16), 161308 (2003).</li><li>Johnson, A. C., Petta, J. R., Marcus, C. M., Hanson, M. P., Gossard, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Singlet-Triplet+Spin+Blockade+and+Charge+Sensing+in+a+Few-Electron+Double+Quantum+Dot.">Singlet-Triplet Spin Blockade and Charge Sensing in a Few-Electron Double Quantum Dot.</a> Phys. Rev. B. 72 (16), 165308 (2005).</li><li>Hanson, R., Kouwenhoven, L. P., Petta, J. R., Tarucha, S., Vandersypen, L. M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spins+in+Few-Electron+Quantum+Dots.">Spins in Few-Electron Quantum Dots.</a> Rev. Mod. Phys. 79 (4), 1217-1265 (2007).</li><li>Long, A. R., Pioro-Ladri&#232;re, 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=The+Origin+of+Switching+Noise+in+GaAs/AlGaAs+Lateral+Gated+Devices.">The Origin of Switching Noise in GaAs/AlGaAs Lateral Gated Devices.</a> Physica E Low Dimens. Syst. Nanostruct. 34 (1-2), 553-556 (2006).</li><li>Koppens, F. H. L., Buizert, C., 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=Driven+Coherent+Oscillations+of+a+Single+Electron+Spin+in+a+Quantum+Dot.">Driven Coherent Oscillations of a Single Electron Spin in a Quantum Dot.</a> Nature. 442 (7104), 766-771 (2006).</li><li>Foletti, S., Bluhm, H., Mahalu, D., Umansky, V., Yakobi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Universal+Quantum+Control+of+Two-Electron+Spin+Quantum+Bits+Using+Dynamic+Nuclear+Polarization.">Universal Quantum Control of Two-Electron Spin Quantum Bits Using Dynamic Nuclear Polarization.</a> Nat. Phys. 5 (12), 903-908 (2009).</li><li>Petta, J. R., Lu, H., Gossard, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Coherent+Beam+Splitter+for+Electronic+Spin+States.">A Coherent Beam Splitter for Electronic Spin States.</a> Science. 327 (5966), 669-672 (2010).</li><li>Shulman, M. D., Dial, O. E., Harvey, S. P., Bluhm, H., Umansky, V., Yacoby, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Demonstration+of+Entanglement+of+Electrostatically+Coupled+Singlet-Triplet+Qubits.">Demonstration of Entanglement of Electrostatically Coupled Singlet-Triplet Qubits.</a> Science. 336 (6078), 202-205 (2012).</li><li>Khaetskii, A. V., Loss, D., Glazman, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+Spin+Decoherence+in+Quantum+Dots+Due+to+Interaction+with+Nuclei.">Electron Spin Decoherence in Quantum Dots Due to Interaction with Nuclei.</a> Phys. Rev. Lett. 88 (18), 186802 (2002).</li><li>Sakr, M. R., Jiang, H. W., Yablonovitch, E., Croke, E. T. <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+characterization+of+electrostatic+Si/SiGe+Quantum+Dots+with+an+Integrated+Read-Out+Channel.">Fabrication and characterization of electrostatic Si/SiGe Quantum Dots with an Integrated Read-Out Channel.</a> Appl. Phys. Lett. 87 (22), 223104 (2005).</li><li>Liu, X. L., Hug, D., Vandersypen, L. M. K. <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+Graphene+Double+Quantum+Dot+and+Excited+State+Spectroscopy.">Gate-Defined Graphene Double Quantum Dot and Excited State Spectroscopy.</a> Nano Lett. 10 (5), 1623-1627 (2010).</li><li>Frey, T., Leek, P. J., Beck, M., Blais, A., Ihn, T., Ensslin, K., Wallraff, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dipole+Coupling+of+a+Double+Quantum+Dot+to+a+Microwave+Resonator.">Dipole Coupling of a Double Quantum Dot to a Microwave Resonator.</a> Phys. Rev. Lett. 108, 046807 (2012).</li><li>Pioro-Ladri&#232;re, M., Tokyra, Y., Obata, T., Kubo, T., 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=Micromagnets+for+coherent+control+of+spin-charge+qubit+in+lateral+quantum+dots.">Micromagnets for coherent control of spin-charge qubit in lateral quantum dots.</a> Appl. Phys. Lett. 90 (2), 024105 (2007).</li></ol>

저자는 공개 아무것도 없어.

위에 제시된 프로세스는 몇 가지 - 전자 정권에 도달 할 수 이중 양자점의 제조 프로토콜을 설명합니다. 그러나 주어진 매개 변수가 사용되는 장비의 모델 및 보정에 따라 다를 수 있습니다. 따라서, 전자 빔 리소그래피 단계에서 노출의 복용과 같은 매개 변수는 장치의 제작 전에 보정해야합니다. 이 과정은 쉽게의 제조에 적용 할 수 있습니다 게이트 정의도 2DEG을 제시 같은시 / SiGe의 같은 기질?...

이 양자 알고리즘이 기하 급수적으로 빠르게 가장 잘 알려진 고전적인 알고리즘 1에 비해 특정 문제를 해결하는 데 사용할 수있는 것으로 나타났습니다 된 이래 양자 정보 과학은 많은 관심을 모으고있다. 이 두 가지 수준의 시스템이기 때문에 양자 비트 (큐 비트)에 대한 명백한 후보는 양자점에 국한 단일 전자의 스핀이다. 다양한 아키텍처는 나노 와이어 2, 탄소 나노 튜브 3, 자기 조립 양자점 4, 반도체 세로 5 횡 양자점 6 반도체 등 양자점의 구현을 위해 제안되었다. 갈륨 비소의 게이트 정의 측면 양자 도트 / AlGaAs 헤테로 때문에 자신의 다재 다능 한 매우 성공하고 그들의 제조 공정이 논문의 초점이다. 측면 양자 도트, 시료 표면에 수직 방향으로 전자의 구속 (Z 방향)으로 나s는 적절한 기판을 선택하여 달성했다. 갈륨 비소 / AlGaAs 변조 도핑 헤테로은 AlGaAs 및 갈륨 비소 층 사이의 인터페이스에 국한 2 차원 전자 가스 (2DEG)를 제공합니다. 이러한 샘플은, 변조 도핑 기술과 결합, 낮은 불순물 밀도를 얻기 위해 분자 빔 에피 택시로 성장 2DEG에서 높은 전자 이동도에 이르게된다. 이종뿐만 아니라 밴드 구조의 다른 레이어의 회로도는 그림 1에 표시됩니다. 높은 전자 이동도는 양자점의 전체 표면 전자 상태의 일관성을 보장하기 위해 2DEG에 필요합니다. 아래에 설명 된 제조 공정에 사용되는 기판은 캐나다의 국립 연구위원회에서 구입 한 2.2 × 10 11cm -2 1.69 × 10 6cm 2 / Vsec의 전자 이동의 전자 밀도를 제공 하였다. 방향 paral 전자의 구속시료 표면에 LEL은 기판의 표면에 금속 전극을 배치하여 얻을 수 있습니다. 이러한 전극의 GaAs 시료의 표면에 증착하는 경우, 쇼트 ​​키 장벽은 7 형성된다. 이러한 전극에 적용 부정적인 전압은 충분한 에너지 만 전자가 통과 할 수있는 아래의 2DEG 현지 장벽으로 이어질. 인가되는 전압이 더 전자가 장벽을 통과 할 수있는 충분한 에너지가없는 충분한 음수 일 때 2DEG의 고갈이 발생합니다. 따라서 신중하게 전극의 형상을 선택하여, 그 샘플의 고갈 영역 사이의 전자의 작은 숫자를 트랩 할 수 있습니다. 점뿐만 아니라 샘플의 나머지 점과 2DEG 사이의 터널링 에너지에서 전자의 수의 제어 전극에 전압에게 미세 조정에 의해 달성 될 수있다. 게이트 전극과 고갈 전자 가스의 개략도는 그림 2에 표시됩니다. 점을 형성하는 게이트 구조의 설계에바델 등으로 사용되는 디자인 spired 8. 제어 점에서 전자의 수에 관한 정보를 읽으려면,이 점을 통해 전류를 유도하고 측정하는 데 유용합니다. 읽기는 또한 2DEG를 통해 전류를 필요로하는 양자 점 접촉 (QPC)를 사용하여 수행 할 수 있습니다. 2DEG 및 전압 소스 사이의 접촉 저항 접촉에 의해 보장됩니다. 이들은 (그림 3A의 및 4B 참조) 표준 급속 열처리 어닐링 과정 7을 사용 2DEG에 시료의 표면에서 모든 방법을 아래로 확산되는 금속 패드입니다. 소스와 드레인 사이의 단락을 방지하기 위해 시료의 표면하십시오 (그림 3B 및 4A) 2DEG는 특정 지역에서 소진되어 현재는 일부 특정 채널을 통해 여행 강제되도록 새겨 져있다. 2DEG는 여전히 남아있는 지역은 &quot;메사&quot;이라고합니다. 갈륨 비소 / AlGaAs 기판 상에 게이트 정의 측면 양자 도트의 다음과 같은 프로토콜 세부 사항은 전체 제조 공정. 제작되는 장치도 싱글, 더블 또는 트리플 양자점이나 양자 도트의 배열 인 경우에 관계없이 동일하게 유지 때문에 프로세스가 확장됩니다. 조작, 측정 및이 방법을 사용하여 제조 된 이중 양자점에 대한 결과는 더욱 섹션에 설명되어 있습니다.

<table border="1">
		<tbody>
 <tr>
 <td>Name of the reagent/material</td>
 <td>Company</td>
 <td>Product number</td>
 <td>CAS number</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Acetone - CH3COCH3</td>
 <td>Anachemia</td>
 <td>AC-0150</td>
 <td>67-64-1</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Isopropyl Alcohol (IPA) - (CH3)2CHOH</td>
 <td>Anachemia</td>
 <td>AC-7830</td>
 <td>67-63-0</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>1165 Remover</td>
 <td>MicroChem Corp</td>
 <td>G050200</td>
 <td>872-50-4</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Microposit MF-319 Developer</td>
 <td>Shipley</td>
 <td>38460</td>
 <td>75-59-2</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Sulfuric Acid - H2SO4</td>
 <td>Anachemia</td>
 <td>AC-8750</td>
 <td>766-93-9</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Hydrogen Peroxide (30%) - H2O2</td>
 <td>Fisher Scientific</td>
 <td></td>
 <td>7722-84-1</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>LOR 5A Lift-off resist</td>
 <td>MicroChem Corp</td>
 <td>G516608</td>
 <td>120-92-3</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Microposit S1813 Photo Resist</td>
 <td>Shipley</td>
 <td>41280</td>
 <td>108-65-6</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Microposit S1818 Photo Resist</td>
 <td>Shipley</td>
 <td>41340</td>
 <td>108-65-6</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>PMMA LMW 4% in anisole</td>
 <td>MicroChem Corp</td>
 <td></td>
 <td>100-66-3, 9011-14-7</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>PMMA HMW 2% in anisole</td>
 <td>MicroChem Corp</td>
 <td></td>
 <td>100-66-3, 9011-14-7</td>
 </tr>
 <tr>
 <td >GaAs/AlGaAs wafer</td>
 <td>National Research Council Canada</td>
 <td>See detailed layer structure in Figure 1.</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Ni (99.0%)</td>
 <td>Anachemia</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Ge (99.999%)</td>
 <td>CERAC inc. </td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Au (99.999%)</td>
 <td>Kamis inc. </td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Ti (99.995%)</td>
 <td>Kurt J Lesker</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Al</td>
 <td>Kamis inc.</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Silver Epoxy</td>
 <td>Epoxy Technology</td>
 <td>H20E</td>
 <td></td>
 </tr>
	 </tbody>
 </table>

nanofabrication of gate-defined gaas/algaas lateral quantum dots

양자 컴퓨터는 고전 컴퓨터에서 가장 잘 알려진 알고리즘 기하 급수적으로보다 빠르게 특정 문제를 해결하기 위해, 이러한 국가와 얽힘의 중첩으로, 양자 효과를 활용 양자 비트 (큐 비트)로 구성된 컴퓨터입니다. 게이트 정의 갈륨 비소 / AlGaAs에 측면 양자점 큐 비트의 이행을위한 탐험 많은 도로 중 하나입니다. 제대로 조작 할 때, 이러한 장치 공간의 특정 영역에서 전자의 소수 트랩 할 수 있습니다. 이러한 전자의 스핀 상태는 다음 양자 비트의 논리 0과 1을 구현하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 양자점 나노 미터 스케일을 감안할 때, 클린 룸 시설 전문 장비와 같은 전자 현미경과 전자 빔 증발기는 - 그들의 제조에 필요한 스캔 등을 제공합니다. 신중은 시료 표면의 청결을 유지하고 구조의 허약 게이트 손상을 방지하기 위해 제조 과정 전반에 걸쳐 수행해야합니다. 본 논문작업 장치로 웨이퍼에서 게이트 정의 측면 양자 도트의 상세 제작 프로토콜을 제공합니다. 특성화 방법과 대표적인 결과는 간략하게 설명합니다. 본 논문은 이중 양자점에 집중하지만, 제조 과정은 하나 또는 세 점 또는 양자 도트도 배열 동일하게 유지됩니다. 또한, 프로토콜은 같은시 / SiGe의 다른 기판에 수평 양자점을 제조에 적용 할 수 있습니다.

위에서 설명한 과정에서 중요한 단계 중 하나는 메사 (1 단계)의 에칭입니다. 그것은 overetching을 피하면서 2DEG 아래를 제거 할 수있을만큼 식각하는 것이 중요합니다. 따라서, 갈륨 비소 / AlGaAs 샘플에 에칭을 수행하기 전에 에칭 솔루션을 테스트하기 위해 대량의 GaAs 더미 샘플을 사용하는 것이 좋습니다. 갈륨 비소 / AlGaAs 이종의 식각 속도는 갈륨 비소보다 크지 만 더미의 에칭 용액이 더 많거나 ?...

Watch this Scientific Journal Video about Nanofabrication of Gate-defined GaAs/AlGaAs Lateral Quantum Dots at JoVE.com

Nanofabrication of Gate-defined GaAs/AlGaAs Lateral Quantum Dots

본 논문에서는 갈륨 비소 헤테로 구조에서 게이트 정의 반도체 측면 양자 도트에 대한 자세한 제조 프로토콜을 제공합니다. 이러한 나노 장치는 양자 정보 처리 또는 일관된 전도도 측정과 같은 다른 중시 실험을위한 양자 비트로 사용하기 위해 몇 가지 전자를 포획하는 데 사용됩니다.

게이트 정의 갈륨 비소 / AlGaAs 측면 양자점 나노

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

nanofabrication-of-gate-defined-gaasalgaas-lateral-quantum-dots

Research

JoVE Journal

Engineering

16.0K 조회수.  Université de Sherbrooke. 본 논문에서는 갈륨 비소 헤테로 구조에서 게이트 정의 반도체 측면 양자 도트에 대한 자세한 제조 프로토콜을 제공합니다. 이러한 나노 장치는 양자 정보 처리 또는 일관된 전도도 측정과 같은 다른 중시 실험을위한 양자 비트로 사용하기 위해 몇 가지 전자를 포획하는 데 사용됩니다.

비디오: Nanofabrication of Gate-defined GaAs/AlGaAs Lateral Quantum Dots

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.

단일 분자 이미징을위한 소형 양자 점

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

연구

공학

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.

온난 한 원자 증기의 그라데이션 에코 양자 메모리

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

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit a strong degradation after annealing due to the occurrence of void formation at the contact/SiO2 interface. This void formation can cause cracking and delamination of the metal film, which can increase the resistance or lead to a complete failure of the NW device. In order to address issues associated with void formation, a technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from the substrates to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN NW devices. This procedure determines the degree of adhesion of the contact films to the substrate and NWs and allows for the characterization of the morphology and composition of the contact interface with the substrate and nanowires. This technique is also useful for assessing the amount of residual contamination that remains from the NW suspension and from photolithographic processes on the NW-SiO2 surface prior to metal deposition. The detailed steps of this procedure are presented for the removal of annealed Ni/Au contacts to Mg-doped GaN NWs on a SiO2 substrate.

A technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from their substrate to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN nanowire devices.

단 하나의 GaN 나노 와이어 장치에 대한 문의 인터페이스의 분석

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

Construction and Characterization of External Cavity Diode Lasers for Atomic Physics

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and Titanium Sapphire lasers as the workhorse laser of atomic physics labs1,2. Their versatility and prolific use throughout atomic physics in applications such as absorption spectroscopy and laser cooling1,2 makes it imperative for incoming students to gain a firm practical understanding of these lasers. This publication builds upon the seminal work by Wieman3, updating components, and providing a video tutorial. The setup, frequency locking and performance characterization of an ECDL will be described. Discussion of component selection and proper mounting of both diodes and gratings, the factors affecting mode selection within the cavity, proper alignment for optimal external feedback, optics setup for coarse and fine frequency sensitive measurements, a brief overview of laser locking techniques, and laser linewidth measurements are included.

This is an instructional paper to guide the construction and diagnostics of external cavity diode lasers (ECDLs), including component selection and optical alignment, as well as the basics of frequency reference spectroscopy and laser linewidth measurements for applications in the field of atomic physics.

원자 물리학에 대한 외부 공동 다이오드 레이저의 구조 및 특성

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and ...

Quantum State Engineering of Light with Continuous-wave Optical Parametric Oscillators

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states are indeed the resources for implementing various protocols, ranging from enhanced metrology to quantum communication and computing. A variety of devices can be used to generate non-classical states, such as single emitters, light-matter interfaces or non-linear systems3. We focus here on the use of a continuous-wave optical parametric oscillator3,4. This system is based on a non-linear &#967;2 crystal inserted inside an optical cavity and it is now well-known as a very efficient source of non-classical light, such as single-mode or two-mode squeezed vacuum depending on the crystal phase matching. 
Squeezed vacuum is a Gaussian state as its quadrature distributions follow a Gaussian statistics. However, it has been shown that number of protocols require non-Gaussian states5. Generating directly such states is a difficult task and would require strong &#967;3 non-linearities. Another procedure, probabilistic but heralded, consists in using a measurement-induced non-linearity via a conditional preparation technique operated on Gaussian states. Here, we detail this generation protocol for two non-Gaussian states, the single-photon state and a superposition of coherent states, using two differently phase-matched parametric oscillators as primary resources. This technique enables achievement of a high fidelity with the targeted state and generation of the state in a well-controlled spatiotemporal mode.

We describe the reliable generation of non-Gaussian states of traveling optical fields, including single-photon states and coherent state superpositions, using a conditional preparation method operated on the non-classical light emitted by optical parametric oscillators. Type-I and type-II phase-matched oscillators are considered and common procedures, such as the required frequency filtering or the high-efficiency quantum state characterization by homodyning, are detailed.

연속파 광 파라 메트릭 발진기와 빛의 양자 상태 공학

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states ...

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of biosensing devices. We report on a protocol of using KrF and ArF lasers irradiating Si (001) samples immersed in a liquid environment with low number of pulses and operating at moderately low pulse fluences to induce Si wettability modification. Wafers immersed for up to 4 hr in a 0.01% H2O2/H2O solution did not show measurable change in their initial contact angle (CA) ~75&#176;. However, the 500-pulse KrF and ArF lasers irradiation of such wafers in a microchamber filled with 0.01% H2O2/H2O solution at 250 and 65 mJ/cm2, respectively, has decreased the CA to near 15&#176;, indicating the formation of a superhydrophilic surface. The formation of OH-terminated Si (001), with no measurable change of the wafer&#8217;s surface morphology, has been confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and atomic force microscopy measurements. The selective area irradiated samples were then immersed in a biotin-conjugated fluorescein-stained nanospheres solution for 2 hr, resulting in a successful immobilization of the nanospheres in the non-irradiated area. This illustrates the potential of&#160;the method for selective area biofunctionalization and fabrication of advanced Si-based biosensing architectures. We also describe a similar protocol of irradiation of wafers immersed in methanol (CH3OH) using ArF laser operating at pulse fluence of 65 mJ/cm2 and in situ formation of a strongly hydrophobic surface of Si (001) with the CA of 103&#176;. The XPS results indicate ArF laser induced formation of Si&#8211;(OCH3)x compounds responsible for the observed hydrophobicity. However, no such compounds were found by XPS on the Si surface irradiated by KrF laser in methanol, demonstrating the inability of the KrF laser to photodissociate methanol and create -OCH3 radicals.

We report on a process of in situ alteration of HF treated Si (001) surface into a hydrophilic or hydrophobic state by irradiating samples in microfluidic chambers filled with&#160;H2O2/H2O solution (0.01%-0.5%) or methanol solutions using pulsed UV laser of a relative low pulse fluence.

액체 환경에서의 펄스 자외선 레이저 조사에 의한 실리콘 표면의 젖음성의 선택 영역 수정

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

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.

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

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

Measurement of Quantum Interference in a Silicon Ring Resonator Photon Source

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit manipulation, and integrated single-photon detectors. Here, we present the key aspects of preparing and testing a silicon photonic quantum chip with an integrated photon source and two-photon interferometer. The most important aspect of an integrated quantum circuit is minimizing loss so that all of the generated photons are detected with the highest possible fidelity. Here, we describe how to perform low-loss edge coupling by using an ultra-high numerical aperture fiber to closely match the mode of the silicon waveguides. By using an optimized fusion splicing recipe, the UHNA fiber is seamlessly interfaced with a standard single-mode fiber. This low-loss coupling allows the measurement of high-fidelity photon production in an integrated silicon ring resonator and the subsequent two-photon interference of the produced photons in a closely integrated Mach-Zehnder interferometer. This paper describes the essential procedures for the preparation and characterization of high-performance and scalable silicon quantum photonic circuits.

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum systems. Presented here is a method for preparing and testing a silicon photonic chip for quantum measurements.

실리콘 링 공진기 광자 소스에서 양자 간섭 측정

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit ...

Experimental Methods for Trapping Ions Using Microfabricated Surface Ion Traps

Ions trapped in a quadrupole Paul trap have been considered one of the strong physical candidates to implement quantum information processing. This is due to their long coherence time and their capability to manipulate and detect individual quantum bits (qubits). In more recent years, microfabricated surface ion traps have received more attention for large-scale integrated qubit platforms. This paper presents a microfabrication methodology for ion traps using micro-electro-mechanical system (MEMS) technology, including the fabrication method for a 14 &#181;m-thick dielectric layer and metal overhang structures atop the dielectric layer. In addition, an experimental procedure for trapping ytterbium (Yb) ions of isotope 174 (174Yb+) using 369.5 nm, 399 nm, and 935 nm diode lasers is described. These methodologies and procedures involve many scientific and engineering disciplines, and this paper first presents the detailed experimental procedures. The methods discussed in this paper can easily be extended to the trapping of Yb ions of isotope 171 (171Yb+) and to the manipulation of qubits.

This paper presents a microfabrication methodology for surface ion traps, as well as a detailed experimental procedure for trapping ytterbium ions in a room-temperature environment.

﹙을 사용 하 여 이온을 트래핑에 대 한 실험 방법 표면 이온 트랩

Ions trapped in a quadrupole Paul trap have been considered one of the strong physical candidates to implement quantum information processing. This is due ...

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.

직교 여기 및 탐지를 사용 하 여 평면 캐비티에 InGaAs 양자 점의 공명 형광

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