Yazarlar teknik destek için Michael Lacerte teşekkür ederim. MP-L. mali destek için Nature et Teknolojileri (FRQNT) - İleri Araştırma (Kötü İyi cifar), Doğa Bilimleri ve Kanada&#39;nın Mühendislik Araştırma Kurumu (NSERC), Yenilikler için Kanada Vakfı (CFI) ve Fonds de Recherche Québec için Kanada Enstitüsü kabul etmektedir. Burada sunulan cihaz NanoQuébec tarafından finanse CRN2 ve IMDQ tesisleri, de üretildi. GaAs / AlGaAs yüzey Ulusal Araştırma Konseyi Kanada&#39;da Mikroyapı Bilimler Enstitüsü ZR Wasilewski tarafından üretildi. JCL ve CB-O. mali destek için CRSNG ve FRQNT kabul.

Aşağıda açıklanan üretim süreci 1.04 x 1.04 cm boyutlarında bir GaAs / AlGaAs yüzeye yapılır. Yirmi benzer cihazlar, bu boyuttaki bir alt-tabaka üzerinde imal edilir. Sürecinin her aşamasında bir temiz oda yapılır ve uygun koruyucu giysiler her zaman kullanılmalıdır. Deiyonize su sürecinde kullanılır, ancak sadece aşağıdaki protokolde &quot;su&quot; olarak adlandırılır. 1. Mesa Gravür Bu imalat adımın sonucu, Şekil 4a&#39;da gösterilmiştir. <ol><li> Karşı istenmeyen veya organik bileşiklerin herhangi izlerini silmek için 2 dakika 75 W bir O 2 plazma ile bir plazma temizleyici olarak örnek yerleştirin. </li><li> Her biri 5 dakika boyunca aseton (2 x) ve IPA ile bir sonik banyo içinde örnek temizleyin. Sıkıştırılmış bir N 2 tabanca ile kuru darbe. Üretim protokolü boyunca, bir ses banyo kullanırken, GaAs gofret zarar önlemek için yüksek güç kullanmaktan kaçınınbu ayırmak için bir eğilimi vardır. </li><li> Yüzey suyunu almak için en az 15 dakika boyunca 125 ° C sıcaklıkta bir fırın içinde örnek pişirilir. Dehidrasyon, aynı zamanda en az 5 dakika boyunca 180 ° C&#39;de bir sıcak plaka üzerinde, örnek yerleştirerek elde edilebilir. </li><li> 115 60 ° C saniye sıcak bir plaka üzerinde 30 sn ve fırında için 3.500 rpm Shipley S1818 ışığa ile kat örnek Spin. Karşı sonuçtaki tabakası yaklaşık 2.5 mikron kalınlıkta olmalıdır. Kalın ve aşındırma substrata adım 1.11 kullanılan çözüm çok az etkilenir, çünkü S1818 kullanılır. Üretim süreci boyunca, sonraki adımda kolay kaldırılmasını sağlamak için karşı ışığa ve e-ışın yapmışsınız demektir önlemek için önemlidir. </li><li> Örnek dış kenarında karşı ortaya çıkarmak için bir fotolitografik maske hizalama ve kenar boncuk maskesi kullanın. Kenar boncuk maskesi bir cam levha üzerinde 1 x 1 cm krom kare oluşur. 436 nm dalga boyunda ışık kullanımı ve 15m W / cm 2 10 saniye karşı maruz. Wavelength ve güç sabit ve kullanılan makine ile değişebilir. Uygun büyüklükte iyi tanımlanmış özellikleri elde etmek için pozlama ve geliştirme süreleri ayarlayın. </li><li> Geliştirin 2 dk 10 sn için MF-319 örnek daldırarak karşı maruz. Bu adımı sırasında yavaş yavaş karıştırın. 15 saniye suda durulayın ve sıkıştırılmış bir N 2 tabanca ile kuru darbe. Kenar boncuk örnek ortasında karşı muntazam bir kalınlığa sahip bir 1 x 1 cm yüzey bırakarak Bu adımın sonunda çıkarılmalıdır. Kenar boncuk daha iyi sonuçlara yol açar maske ve örnek, arasında daha iyi bir temas elde etmek için mesa maske maruz kalmadan önce kaldırılır. </li><li> Hala fotolitografik maske hizalama kullanarak ortaya çıkarma, 15 mW / cm 2 7 saniye mesa maske ve 436 nm ışık kullanarak karşı. </li><li> Geliştirin 2 dk 10 sn için MF-319 örnek çeker ve yavaş yavaş çalkalayarak karşı maruz. Suda 15 saniye boyunca yıkayın ve bir sıkıştırılmış N 2 tabanca ile kuru darbe. Geri kalanın karşıörnek g artık Mesa şekline sahiptir. Karşı takip adımları uzak kazınmış olmaktan örnek bu bölgede koruyacaktır. </li><li> Daha önce açık alanda karşı tüm izlerini ortadan kaldırmak için, örnek bir plazma temizleyici yerleştirilir ve 75 ° C&#39;de 1 dakika boyunca O 2 plazmaya maruz W. </li><li> H 2 SO içinde bir 4: H 2 O 2: H 2 O (05:01:55) aşındırma örnek için kullanılır. H 2 O 2 ve suyun uygun oranlarda birleştirin ve daha sonra H 2 SO 4 ekleyin. Ilk hazırlanan bu çözüm çok reaktiftir. Overetching önlemek için aşağıdaki adıma geçmeden önce 20 dakika bekleyin. </li><li> Birkaç saniye asit çözeltisi içinde daldırarak ve hemen, reaksiyonu durdurmak için 30 saniye boyunca su ile durulama ile numune aşındırma. Örnek yüzeyi (se bu bölgelerde tükenmesi sağlamak için 2DEG aşağı Si dopants tabakası geçmiş kazınmış ve hemen hemen tüm yol olmalıdıre Şekil 1). Rölyef derinliği yüzeye bağlı olarak değişebilir. Genel olarak, kullanılan yüzey türü için, bir 34 saniye daldırma 90-100 nm istenilen rölyef derinliği yol açar. Ancak, 2DEG zarar görmemesi için overetch için önemlidir. Aşındırma oranı çözelti hem de aşındırma önce bekleme süresi ile, H 2 SO 4 ve H 2 oranında O 2 ile kuvvetli bir şekilde değişmektedir bu yana, 5-10 saniye arasında birçok daldırma ile aşındırma yerine, bunun yerine önerilir Tek bir 34 saniye aşındırma bir ve her etch sonra profilometre ile kazınmış derinliğini ölçmek. Bu çözeltinin göreceli olarak yavaş bir aşındırma oranı aşındırma derinliği iyi bir kontrol sağlar. Oda sıcaklığının altında aşındırma çözüm Soğutma aşındırma oranları daha düşük yol açabilir. Bu basit bir aşındırma ve aşındırma profili önemsiz olduğu, ancak, farklı gravür çözümler de kullanılabilir. </li><li> , 3 saat boyunca 65 ° C &#39;de 1165 Çözücü, örnek daldırarak karşı soyun. Durulama5 aseton ve IPA her verilebilmektedir. Bir profilometre ile aşındırma profil ölçün. </li></ol> 2. Ohmik İletişim bilgileri Fabrikasyon Bu imalat adımın sonucu, Şekil 4b&#39;de gösterilmiştir. <ol><li> Her biri 5 dakika boyunca aseton (2 x) ve IPA daldırmak suretiyle bir sonik banyo içinde örnek temizleyin. Sıkıştırılmış bir N 2 tabanca ile kuru darbe. </li><li> 125 ° C &#39;yi kurutmak için 15 dakika boyunca bir fırın içinde örnek pişirilir. </li><li> 10 dakika için 150 sıcak bir plaka ° C 30 saniye ve fırında için 2.500 rpm LOR5A ile kat Spin. Daha sonra, 60 sn için 110 ° C sıcak bir plaka üzerinde 30 sn ve fırında için 5000 rpm&#39;de S1813 ile kat dönerler. Elde edilen karşı kalınlıkları ~ 600 nm ve sırasıyla ~ 1.3 mikron vardır. Karşı iki kat adım 2.10 yatırılacaktır metal havalanma kolaylaştırmak için kullanılır. </li><li> Bir fotolitografik maske hizalama ve kenar boncuk maske kullanarak, dış ed karşı maruz15 mW / cm 2 10 sn 436 nm ışık ile örnek ge. </li><li> Geliştirin sorunsuz ajitasyon ise 2 dk 10 sn için MF-319 örnek daldırarak karşı maruz. 15 saniye suda durulayın ve sıkıştırılmış bir N 2 tabanca ile kuru darbe. </li><li> Hala omik temas maske ile fotolitografik maske hizalama, ama bu kez kullanarak, kazınmış mesa üzerinde omik kişiler için desen hizalayın. 15 mW / cm 2 6 saniye 436 nm ışık maruz. </li><li> Sorunsuz karıştırılarak 2 dk 10 sn için MF-319 karşı geliştirin. 15 saniye suda durulayın ve sıkıştırılmış bir N 2 tabanca ile kuru darbe. Omik kişiler yatırılır bölgelerde karşı artık yoktur. Geliştirici karşı üst tabakası altında bir alttan bırakarak, daha hızlı S1813 daha LOR 5A çözer. Karşı Bu profili karşı en kenarlarında duvar oluşturmalarına metal (adım 2.10 yatırılır olacak) önler ve kolay bir Removable de sağlayacakKalan l karşı ve istenmeyen metal. </li><li> Daha önce maruz kalan alanda karşı tüm izlerini kaldırmak için, bir plazma temizleyici olarak örnek yerleştirin ve Bu örnek plazma çok uzun bekletin değil önemli olan 75 W. az 1 dakika bir O 2 plazma maruz çünkü yaklaşık 75 nm / karşı dk bu adımı sırasında kazınmış. </li><li> 30 saniye için H2O (1:5 lik) ve 30 saniye süreyle su ile durulama: SO 4 H içinde bir 2, örnek daldırarak GaAs doğal oksit çıkarın. Sıkıştırılmış bir N 2 tabanca ile kuru darbe. Adım 2.10 kısa sürede yeniden görüntülenmeden doğal oksit önlemek için gerçekleştirilmelidir. </li><li> Ni 25 nm, Ge 55 nm ve Au 80 nm mevduat bir e-ışını evaporatör kullanın. Çökelme oranlarının sırasıyla 0,2 nm / sn, 0.5 nm / sn ve 0,5 nm / sn bulunmaktadır. Çökeltme oranları buharlaşma süresi t kalınlığının hassas kaybedecek şekilde kısa olmasına gerek kalmadan odayı ısıtma önlemek için yeterince kısa olduğunu seçiliro katmanı yatırılır. Bu 9 mevcut olup olmadığını Ge ve Au, iki tabakalı bir ötektik GeAu tek bir tabaka ile değiştirilebilir. </li><li> Önceki adımda numunenin tüm yüzeyi üzerine metal yatırılır. Karşı üzerine yatırılır Metal çıkarılması ikinci eritilmesi ile yapılır. Bunu yapmak için, 3 saat boyunca 65 ° C &#39;de 1165 Temizleyici olarak örnek bırakın. Kendi başına kaldırdı olmayabilir istenmeyen metal kaldırmak için, hafifçe sıcak çıkarıcı ile örnek yüzeyine sprey bir pipet kullanın. Her biri 5 dakika boyunca aseton ve IPA örnek durulayın. </li><li> Oluşturucu gazın bir hızlı termal tavlama işlemi örnek arasında 2DEG ile kaplanmış metal aşağı yaygın kullanılır. ° C / saniye 415 ° C bir sıcaklık elde edilene kadar 50 arasında bir oranda artar. Numune 20 saniye boyunca bu sıcaklıkta bırakılır ve daha sonra hızlı bir şekilde soğutulur. Süresi ve tavlama ve sıcaklığı düşük de omik temaslarla en küçük direnç elde etmek için seçilirSıcaklık. Uygun tavlama süresi, alt-tabaka içinde 2DEG derinliğine bağlı olarak değişebilir. </li></ol> 3. Ti / Au Schottky Fabrikasyon Talepleri Bu imalat aşamasının sonucu, Şekil 4c &#39;de gösterilmiştir. <ol><li> Her biri 5 dakika boyunca aseton (2 x) ve IPA daldırmak suretiyle bir sonik banyo içinde örnek temizleyin. Sıkıştırılmış bir N 2 tabanca ile kuru darbe. </li><li> 125 ° C &#39;yi kurutmak için 15 dakika boyunca bir fırın içinde örnek pişirilir. </li><li> 90 saniye 180 ° C sıcak bir plaka üzerinde 30 sn ve fırında için 5000 de kat PMMALMW4% Spin. Daha sonra, 180 ° C 90 saniye sıcak bir plaka üzerinde 30 sn ve fırında için 5000 rpm kat PMMA HMW% 2 dönerler. Elde edilen karşı kalınlıkları ~ 75 nm ve 40 nm ~, sırasıyla. Ti / Au yol çok ince olacağından, PMMA bir tek kat kullanılabilir, ancak iplik, maruz kalma ve gelişme parametreleri sonucunda ayarlanması gerekir. Bu açıklama aynı zamanda t için de geçerlidiro Al yol ve kapıları (adım 4). </li><li> E-ışın süreci: sürecin bu bölümü kullanılan ve protokol bu nedenle aşağıda açıklanan birinden çok farklı olabilir gerekli ekipman son derece bağlıdır. Yol için desen bir CAD dosyasında çizilir. Bu dosyada, yol 2 mikron geniş kapalı poligon olarak çizilmelidir. Yol Al kapıları (4. adımda fabrikasyon) için yapıştırma pedleri (adım 5&#39;te fabrikasyon) temasa ihtiyaç vardır. Dört hizalama işaretleri de Ti / Au Schottky üzerine Al yol ve kapıları, dikey yatay ve dönme uyum neden izin maruz olmalıdır. <ol><li> E-ışını litografi yapmak için donatılmış bir Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) örnek yerleştirin. Işın nokta boyutunu azaltmak ve daha önce fabrikasyon yapılar üzerindeki hizalama sırasında iyi bir kontrast sağlamak için 10 kV ivme voltaj ayarlamak için 10 mikron diyafram kullanın. Odak, stigmatism ve diyafram hizalamasını ayarlayın.Bir Faraday fincan mevcut ışın ölçün. </li><li> Daha önce kazınmış mesa ile ışını hizalamak ve 300X için büyütme ayarlayın. </li><li> Yol Açığa. SEM maruz kalan noktalar bir dizi ile doldurarak istenen alanları ortaya çıkarmak için programlanmıştır. Bu noktalar arasındaki mesafe (merkez merkeze mesafe) 5.5 nm ve doz 43 μC / cm 2 (pozlama süresi adım 3.5.1 &#39;de ölçülen ışın mevcut bağlıdır)&#39; dir. Adım 4 Ti / Au yol ile Al kapılarının uyum sağlamak için hem uyum işaretleri Açığa. </li><li> Örnek 20 cihazların her biri için adımları 3.5.2 ve 3.5.3 tekrarlayın. </li></ol></li><li> IPA örnek daldırarak karşı geliştirin: 30 sn H 2 O (9:1). Çözelti, 20 ° C arasında bir sıcaklıkta olmalıdır 30 saniye suda durulayın ve sıkıştırılmış bir N 2 tabanca ile kuru darbe. MIBK çözeltisi ve reaksiyonu durdurmak için IPA yıkama: Eğer tercih edilirse, PMMA bir IPA kullanılarak geliştirilebilir karşı. Farklı bir dBu seçenek seçilirse evelopment zaman ihtiyaç duyulacaktır. </li><li> Bir plazma temizleyici olarak örnek yerleştirin ve E-ışını işlemi sırasında oluşan siperleri altındaki sol karşı hiçbir olduğunu Bu karşı 5 nm kaldırır ve garanti 50 W. az 4 saniye boyunca bir O 2 plazma maruz kalmaktadır. </li><li> SO 4 H içinde bir 2, örnek daldırarak GaAs doğal oksit çıkarmak: 30 saniye için H2O (1:5 lik) ve 30 saniye süreyle su ile durulayın. Sıkıştırılmış bir N 2 tabanca ile kuru darbe. Adım 3.8 kısa sürede yeniden görüntülenmeden doğal oksit önlemek için gerçekleştirilmelidir. </li><li> Her ikisi de 0.1 nm / sn &#39;lik bir hızda, Ti ve Au, 20 nm bir e-ışını evaporatör ve tortu 10 nm olarak örnek yerleştirin. Numune tutucu iyi topraklı ve depolanması işlemi sırasında örnek üzerinde biriken ücretleri önlemek için kaynak en az 60 cm uzakta yerleştirilmesi için önemlidir. </li><li> 65 1.165 Remover örnek çeker ° Kalkma fazla metalC 15 dakika karıştırılmıştır. Kendi başına kaldırdı olmayabilir istenmeyen metal kaldırmak için, hafifçe sıcak çıkarıcı ile örnek yüzeyine sprey bir pipet kullanın. Her biri 5 dakika boyunca aseton ve IPA ile durulayın. </li></ol> 4. Al Schottky Teklifleri ve Gates Fabrikasyon Bu imalat aşamasının sonucu, Şekil 4d&#39;de gösterilmiştir. Al Schottky bir imalat yol açar ve bu nokta tanımlayan kapıları olduğu için kapıları üretim sürecinin en kritik aşamasını oluşturmaktadır. Bu elektron ışını iyi odaklanmış ve akım kiriş de Basamak 4.2 &#39;de ayarlandı olması önemlidir. Maruz kalma ve geliştirme süreleri de iyi küçük, sürekli ve iyi tanımlanmış kapıları elde etmek için ayarlanmalıdır. Birçok protokol, bu kapılar ve yol Ti / Au üretilmektedir ve adım 3 sırasında bir önceki yol ile eş zamanlı olarak maruz kalmaktadır. Bununla birlikte, Al kullanılmasının bir avantajı, bu okside edilebilir Şeref olduğucevher gibi büyük bir yalıtkan tabaka 10 arasında gerek kalmadan, numunenin yüzeyine doğrudan yatırılır iyi kapıları gibi öğeler için izin verir. <ol><li> 3.4.2 için adımları 3.1 tekrarlayın. Ti / Au yol zarar görmemesi için örnek temizlik Ancak, ses banyo kullanmayın. </li><li> E-ışın süreci: Al yol ve kapılar için desen bir CAD dosyasında çizilir. Al yol Ti / Au Al kapıları neden iletişim kurmak için kullanılır ve 200 nm genişliğinde kapalı poligon olarak çizilir. Al kapıları ancak poligon olarak çizilmiş, daha ziyade iki tek satır 20 nm ayrılmış değildir. <ol><li> Işın mesa ile uyumlu sonra, 1500 X büyütme ayarlayın ve Ti / Au Schottky ile kiriş açar hizalayın. </li><li> Yol Açığa. 43 μC / cm 2 ve 3,3 nm arasında bir merkez-merkez mesafesi bir doz kullanımı. </li><li> Kapıları Açığa. 0,149 nC / cm ve 1.1 nm bir merkez merkeze mesafe bir çizgi doz kullanın. Bu yol açacaktır60 nm son kapısı genişliği. </li><li> 4.2.3 örnek 20 cihazların her biri için - adımları 4.2.1 tekrarlayın. </li></ol></li><li> 3.7 - 3.5 adımları tekrarlayın. </li><li> 0.3 nm / sn &#39;lik bir hızda Al bir e-ışını evaporatör ve tortu 30 nm olarak örnek yerleştirin. </li><li> Adım 3.10 tekrarlayın. Bu küçük Al kapıları zarar görmemesi için bu adımı itibaren örnek ile çok hassas olmak önemlidir. </li></ol> 5. Schottky Teklifleri ve Yapıştırma Pads Fabrikasyon Bu imalat aşamasının sonucu, Şekil 4e &#39;de gösterilmiştir. <ol><li> Adımları 2.1 tekrarlayın - Schottky için bir fotolitografik maske kullanarak, 2.9 yerine omik yastıkları için maske olur. </li><li> Ti ve 0.3 nm / sn ve 1 nm / sn sırasıyla oranlarda Au 350 nm bir e-ışını evaporatör ve mevduat 30 nm olarak örnek yerleştirin. Bu thi daha yırtılmaya karşı daha az eğilimli olduğu için yatırılan Au kalın bir tabaka numune tutucu için örnek bağ kolaylaştırırnner katmanları. </li><li> Havalanma fazla metal ve kalan 3 saat 65 ° C&#39;de 1.165 Remover örnek daldırarak karşı. Kendi başına kaldırdı olmayabilir istenmeyen metal kaldırmak için, hafifçe sıcak çıkarıcı ile örnek yüzeyine sprey bir pipet kullanın. Her biri 5 dakika boyunca aseton ve IPA örnek durulayın. </li></ol> 6. Numune dicing <ol><li> 125 ° C &#39;yi kurutmak için 15 dakika boyunca bir fırın içinde örnek pişirilir. </li><li> 1 dakika 115 ° C sıcak bir plaka üzerinde 30 sn ve fırında için 3.500 rpm S1818 ile kat Spin. Karşı Bu tabakanın kalınlığı dicing sırasında numunenin yüzeyi korumak için yeterince kalın olduğu sürece önemli değildir. </li><li> Numunesinin üst ve alt yüzlere bant dicing tabakası yerleştirin. Üst yüzüne bant tabakası dicing sırasında cihaza ek bir koruma katmanı sunuyor. </li><li> Bir zar oynayan, örnek yüzü yukarı yerleştirin. Dicing tek tek cihazlara örnek kesilmişbant dicing en alt tabaka ile kesme olmadan üst dicing bant tabakası ve GaAs / AlGaAs gofret tüm yol boyunca. </li><li> Dicing bandı çıkarın ve koruyucu birkaç dakika aseton içinde örnek koyarak karşı. Hafifçe kendi kaldırmayın dicing bant parçaları koparmak için cımbız kullanın. IPA cihazları durulayın ve bir N 2 tabancası kullanarak kuru darbe. </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>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Yukarıda sunulan işlemi birkaç elektron rejim ulaşmak mümkün bir çift kuantum nokta yapımını protokol açıklar. Bununla birlikte, verilen parametreler kullanılan ekipman model ve kalibrasyon bağlı olarak değişebilir. Bu nedenle, E-ışını ve fotolitografi adımları sırasında maruz kaldığı için doz gibi parametrelerin cihazların imalatı önce kalibre edilmesi gerekir. Işlemi kolayca imalatı için adapte edilebilir kapı tanımlı başka bir 2DEG bulunmaları Si / SiGe gibi taşıyıcı yüzey...

Bu kuantum algoritmaları katlanarak hızlı en iyi bilinen klasik algoritmaları 1 ile daha bazı sorunları çözmek için kullanılabilir göstermiştir bu yana Kuantum bilgi bilim ilgi çok çekti. Bir iki seviyeli sistem olduğu için bir kuantum bit (qubit) önde gelen aday bir kuantum nokta sınırlı tek bir elektronun spin. Çok sayıda mimarileri nanoteller 2, karbon nanotüpler 3, Kendi oluşturduğunuz bir kuantum noktaları 4, ve yarı iletken dikey 5 ve yan kuantum noktaları 6 yarı iletken dahil olmak üzere kuantum noktaları, uygulanması için önerilmiştir. GaAs Gate tanımlı yan kuantum noktaları / AlGaAs heteroyapıların nedeniyle çok yönlü çok başarılı olmuştur ve üretim süreci bu makalenin odak noktasıdır. Yan kuantum noktaları, örnek yüzeyine dik yönde elektronların hapsi (z yönü) iin uygun bir alt tabaka seçerek elde etti. GaAs / AlGaAs modülasyon katkılı heteroyapı AlGaAs ve GaAs katmanları arasında arabirim sınırlı bir iki boyutlu elektron gazı (2DEG) sunar. Bu örnekler, modülasyon-doping tekniği ile birlikte, düşük kirlilik yoğunluğu elde etmek için moleküler demet epitaksi tarafından yetiştirilen 2DEG yüksek elektron hareketlilik yol açar edilir. Heteroyapı yanı sıra bant yapısı farklı katmanların Şekil 1&#39;de şematik olarak gösterilmektedir. Yüksek bir elektron hareket kuantum nokta, tüm yüzey üzerinde elektronik devletlerin tutarlılığı sağlamak için 2DEG gereklidir. Aşağıda açıklanan üretim süreci için kullanılan substrat Kanada Ulusal Araştırma Konseyi satın alınan ve 2.2 x 10 11 cm -2 ve 1.69 x 10 6 cm 2 / Vsec bir elektron hareketlilik bir elektron yoğunluğu sunar edildi. Yönde gövdeye paralel elektronların hapsinumune yüzeyine lel alt-tabakanın yüzeyi üzerine, metalik elektrot yerleştirilmesi ile elde edilir. Bu elektrotlar GaAs numunenin yüzeyi üzerinde biriktirilir ve zaman Schottky engeller 7 oluşturulmuştur. Bu elektrotlar uygulanan negatif gerilim yeterli enerji ile sadece elektronların çapraz hangi aşağıdaki 2DEG yerel engelleri yol açar. Uygulanan gerilim hiçbir elektron bariyerini geçtiği için yeterli enerjiye sahip yeterli negatif olduğunda 2DEG tükenmesi oluşur. Bu nedenle, dikkatli bir şekilde elektrot geometrisi seçerek, bu numunenin tükenmiş bölgeleri arasında bir elektron az sayıda yakalamak mümkündür. Nokta olarak numunenin geri kalan nokta ve 2DEG arasındaki tünel enerji elektron sayısı kontrolü elektrotlar üzerindeki gerilim ince ayarlanması sureti ile elde edilebilir. Kapının elektrotlar ve tükenmiş elektron gazının bir şeması Şekil 2 &#39;de gösterilmiştir. Nokta oluşturan kapı yapıları için tasarımlarındadırBarthel ve arkadaşları tarafından kullanılan tasarımı ile sivri. 8 Kontrol ve nokta üzerinde elektron sayısı ile ilgili bilgi okumak için, bu nokta üzerinden akım teşvik ve ölçmek için yararlıdır. Okuma aynı zamanda 2DEG üzerinden bir akım gerektiren bir Kuantum Nokta İletişim (QPC), kullanılarak yapılabilir. 2DEG ve gerilim kaynakları arasındaki temas omik kişiler tarafından sağlanmaktadır. Bu (Şekil 3a ve 4b bakınız) standart bir hızlı termal tavlama işlemi 7 kullanarak 2DEG için örnek yüzeyinden tüm yol aşağı yayılır olan metalik yastıkları bulunmaktadır. Kaynak ve drenaj arasında kısa devre yapmasından kaçınmak için, örnek yüzeyi (bkz. Şekil 3b ve 4a) 2DEG bazı bölgelerde tükenmiş ve mevcut bazı özel kanallar aracılığıyla seyahat etmek zorunda şekilde kazınmış. 2DEG hala devam bölge &quot;mesa&quot; olarak adlandırılır. Bir GaAs / AlGaAs yüzeye bir kapı tanımlı yan kuantum nokta, aşağıdaki protokol ayrıntıları, tüm üretim süreci. Fabrikasyon olan cihaz bile bir tek, çift veya üçlü kuantum nokta veya kuantum noktaları bir dizi ise ne olursa olsun aynı kalır çünkü süreç ölçeklenebilir. Manipülasyon, ölçüm, ve bu yöntem kullanılarak üretilen çift kuantum noktaları için sonuçlar daha bölümlerde tartışılmıştır.

<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

Bir kuantum bilgisayar klasik bir bilgisayarda en iyi bilinen algoritmaları ile katlanarak daha hızlı bazı sorunları çözmek için, bu devletler ve dolanması süperpozisyon gibi, kuantum etkileri yararlanır kuantum bit (qubits) oluşan bir bilgisayardır. Gate tanımlı GaAs / AlGaAs üzerinde yan kuantum noktaları bir qubit uygulanması için araştırdı birçok yollar vardır. Düzgün fabrikasyon zaman, böyle bir cihaz alan belirli bir bölgede elektron az sayıda tuzak yapabiliyor. Bu elektron spin durumları daha sonra kuantum biti mantıksal 0 ve 1 uygulamak için kullanılabilir. Bu kuantum noktaları nanometre ölçeği göz önüne alındığında, temiz oda tesisleri özel ekipman-bu elektron mikroskopları ve e-ışın evaporatör-onların üretim için gerekli tarama olarak sunuyor. Büyük bir dikkatle numune yüzeyinin temizliği korumak ve yapının kırılgan kapıları zarar vermemek için üretim süreci boyunca alınmalıdır. Bu kağıtçalışan bir cihaza gofret kapı tanımlı yan kuantum noktaları ayrıntılı imalat protokolü sunar. Karakterizasyonu yöntemleri ve temsilcisi sonuçları da kısaca tartışılmıştır. Bu çalışmada çift kuantum noktaları üzerinde yoğunlaşmaktadır rağmen, üretim süreci tek veya üç nokta ya da kuantum noktaları bile diziler için aynı kalır. Ayrıca, protokol, Si / SiGe gibi diğer alt-tabakalara, yanal kuantum nokta üretmek için adapte edilebilir.

Yukarıda tarif edilen süreçte kritik adımlardan biri mesa (adım 1) &#39;koterizasyondur. Bu overetching kaçınarak 2DEG aşağıdaki kaldırmak için yeterli aşındırma için önemlidir. Bu nedenle, GaAs / AlGaAs örnek aşındırma yapmadan önce aşındırma çözüm test etmek için bir toplu GaAs kukla örneği kullanmak için tavsiye edilir. GaAs / AlGaAs heteroyapı bir aşındırma oranı GaAs göre daha büyüktür, ama kukla gravür çözümü daha fazla veya daha az reaktif normalden daha ve gerçek ö...

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

Bu kağıt galyum arsenit heteroyapıların üzerinde kapı tanımlı yarı iletken yan kuantum noktaları için ayrıntılı bir imalat protokolü sunar. Bu nano cihazlar kuantum bilgi işlem ya da tutarlı bir iletkenlik ölçümleri gibi diğer mezoskopik deneyler için kuantum bit olarak kullanımı için birkaç elektron yakalamak için kullanılır.

Gate tanımlı GaAs / AlGaAs Yanal Kuantum Noktalarının nano fabrikasyon

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

16.1K Görüntüleme.  Université de Sherbrooke. Bu kağıt galyum arsenit heteroyapıların üzerinde kapı tanımlı yarı iletken yan kuantum noktaları için ayrıntılı bir imalat protokolü sunar. Bu nano cihazlar kuantum bilgi işlem ya da tutarlı bir iletkenlik ölçümleri gibi diğer mezoskopik deneyler için kuantum bit olarak kullanımı için birkaç elektron yakalamak için kullanılır.

Video: 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.

Tek molekül Görüntüleme için kompakt Kuantum Noktaları

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

Mühendislik

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.

Sıcak Atom Vapor Gradient Echo Kuantum Hafıza

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.

Tek GaN Nanotel Cihazlar İletişim arabirimleri Analizi

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.

Atom Fiziği Harici Boşluk Diode Lazer İnşaatı ve Karakterizasyonu

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.

Sürekli dalga Optik Parametrik Osilatörler ile Işığın kuantum Devlet Mühendislik

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.

Sıvı Ortamda Darbeli UV Lazer Radyasyonla Silikon Yüzey Islanabilirliği Seçici Alan Değişikliği

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.

Tek elektron pompalayabilme için Silikon Metal-oksit-yarıiletken Kuantum Noktaları

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.

Silikon Halka Rezonatörü Foton Kaynak Kuantum Girişim ölçümü

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.

Microfabricated kullanarak iyonları bindirme için deneysel yöntemleri iyon tuzakları yüzey

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.

Rezonans Floresans ortogonal uyarma ve algılama kullanarak düzlemsel boşluğunda bir InGaAs kuantum nokta

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