[发明专利]电子或空穴自旋的控制和读出有效
| 申请号： | 200980108310.2 | 申请日： | 2009-02-11 |
| 公开（公告）号： | CN101965631A | 公开（公告）日： | 2011-02-02 |
| 发明（设计）人： | 安德里亚·莫雷洛;安德鲁·史蒂夫·德祖瑞克;汉斯-格列戈尔·许布尔;罗伯特·格雷厄姆·克拉克;劳伦斯·亨利·威廉斯·范·贝韦雷恩;洛伊德·克里斯托弗·伦纳德·霍伦贝格;大卫·诺曼·贾米森;克里索弗·埃斯科特 | 申请（专利权）人： | 库克有限公司 |
| 主分类号： | H01L21/335 | 分类号： | H01L21/335;G06N1/00;G01N24/10;H01L21/8238 |
| 代理公司： | 北京德琦知识产权代理有限公司 11018 | 代理人： | 康泉;宋志强 |
| 地址： | 澳大利亚*** | 国省代码： | 澳大利亚;AU |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 电子 空穴 自旋 控制 读出 | ||
1.一种用于控制和读出硅中单杂质原子的电子或空穴自旋的电子器件，包括：
硅衬底，在所述硅衬底中有一个或多个欧姆接触区域；
绝缘区域，位于所述衬底的顶部；
第一势垒栅和第二势垒栅，被隔开以隔离出小的电荷区域，从而形成单电子晶体管(SET)岛；
第三栅，与所述第一势垒栅和所述第二势垒栅重叠，但与所述第一势垒栅和所述第二势垒栅绝缘，所述第三栅能够在所述第三栅之下的衬底中产生栅诱导电荷层(GICL)；
第四栅，紧靠单杂质原子，所述杂质原子被封在所述衬底中所述GICL的区域之外，但足够接近所述GICL的区域以允许在栅电势的控制下，主要是在所述第四栅的栅电势的控制下，所述杂质原子与所述SET岛之间的依赖于自旋的电荷隧穿；
其中，第三栅或第四栅还用作用于控制所述杂质原子的单电子或空穴的自旋的电子自旋共振(ESR)线。
2.根据权利要求1所述的用于控制和读出硅中的单杂质原子的电子或空穴自旋的电子器件，其中所述第四栅除通过所述第四栅的静电势控制电荷的隧穿之外，还提供所述ESR线。
3.根据权利要求1所述的用于控制和读出硅中的单杂质原子的电子或空穴自旋的电子器件，其中所述第三栅除在所述衬底中产生所述GICL之外还提供所述ESR线。
4.根据权利要求3所述的用于控制和读出硅中的单杂质原子的电子或空穴自旋的电子器件，其中所述第四栅通过所述第四栅的静电势控制电荷的隧穿。
5.根据权利要求1所述的用于控制和读出硅中的单杂质原子的电子或空穴自旋的电子器件，与其他类似器件结合，其中使用通过所述器件与其他类似器件之间的绝热快速通道的相干输运来运送电荷。
6.一种使用根据权利要求1的电子器件的方法，包括以下步骤：
对所述ESR线使用受控的微波脉冲来操控杂质电荷的自旋；
使用所述第三栅产生栅诱导电荷层(GICL)；
通过所述第四栅上的静电势来控制电荷从所述杂质原子到GICL SET岛的隧穿；以及
控制所述SET的操作。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述SET岛使用所述势垒栅来限定。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述SET的操作使用第一栅、第二栅和第三栅来控制。
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