[发明专利]量子点器件的制备方法及量子点器件

说明书

本发明涉及一种量子点器件的制备方法及量子点器件。顶层控制电极结构与底层控制电极结构直接接触，形成电学相连，且等电位。通过调节顶层控制电极结构与底层控制电极结构在横向方向上尺寸的不同，可以实现在不影响量子点控制电极的调控面积情况下，增加了平行排布的控制电极之间的距离，进而降低了相邻控制电极间的电容，从而削弱了电容引入的串扰，大大降低了低温下的噪声和信号干扰，可以得到性能更佳的量子点器件。多个注入电极结构与多个势垒电极结构间隔制备于电介质结构的表面，彼此之间相互独立，不存在纵向方向上电介质层相互重叠的问题，避免了电介质层相互重叠导致的问题。

技术领域

本申请涉及量子计算技术领域，特别是涉及一种量子点器件的制备方法及量子点器件。

背景技术

量子点器件在光、电领域都有广泛的应用，如量子点激光器、理想单光子源、量子点存储器以及量子位量子计算机等，是具有很大潜在应用前景的器件。其中，传统的量子点器件制备方法为在具有二维电子气特性的薄膜样品上进行微纳米加工，制备出三种用于施加电压的控制电极(例如：耗尽电极(Deplete gate，DG)、注入电极(Plunger gate，PG)、势垒电极(Barrier gate，BG)，用于量子点的调控和测试。

然而，传统的量子点器件制备方法，使得调控量子点的控制电极中注入电极PG和势垒电极BG之间在纵向方向上存在电介质层相互重叠的问题。此时，注入电极PG和势垒电极BG之间的电介质层相互重叠会削弱控制电极的场效应，增加控制电极的阈值电压和电极之间的漏电，且低温下会引入不必要的噪声。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种量子点器件的制备方法及量子点器件。

本申请提供一种量子点器件的制备方法，包括：

提供具有二维电子气的样品结构；

于所述样品结构的表面，依次制备绝缘结构与耗尽电极结构；

于所述绝缘结构远离所述样品结构的表面，制备负性光刻胶层；

根据第一掩膜版图形对所述负性光刻胶层进行曝光，显影后形成负性光刻胶结构，并露出部分所述绝缘结构；

于所述负性光刻胶结构的表面和所述绝缘结构远离所述样品结构的表面，依次沉积电介质层与底层控制电极层；其中，所述负性光刻胶结构的厚度大于所述电介质层的厚度和所述底层控制电极层的厚度之和；

将部分所述负性光刻胶结构表面的所述电介质层和所述底层控制电极层以及部分所述负性光刻胶结构去除，形成负性绝缘结构、电介质结构以及底层控制电极结构；

于所述负性绝缘结构远离所述样品结构的表面、所述电介质结构远离所述样品结构的表面以及所述底层控制电极结构远离所述样品结构的表面，制备正性光刻胶层；

根据第二掩膜版图形对所述正性光刻胶层进行曝光，显影后形成正性光刻胶结构；其中，所述正性光刻胶结构与所述负性绝缘结构相对设置；

于所述底层控制电极结构远离所述样品结构的表面和所述正性光刻胶结构远离所述样品结构的表面，沉积顶层控制电极层；

将所述正性光刻胶结构表面的所述顶层控制电极层和所述正性光刻胶结构去除，形成顶层控制电极结构；其中，所述顶层控制电极结构与所述底层控制电极结构构成多个间隔设置的注入电极结构与多个间隔设置的势垒电极结构。

在一个实施例中，于所述负性光刻胶结构的表面和所述绝缘结构远离所述样品结构的表面，依次沉积电介质层与底层控制电极层，步骤包括：

采用原子层沉积方法，于所述负性光刻胶结构的表面和所述绝缘结构远离所述样品结构的表面沉积所述电介质层；

采用物理气相沉积方法或者原子层沉积方法，于所述电介质层远离所述样品结构的表面沉积底层控制电极层。