[实用新型]一种半导体量子点器件

说明书

本申请公开了一种半导体量子点器件，包括硅基底；位于所述硅基底上的二氧化硅层，所述二氧化硅层上形成有离子注入窗口，其中，所述离子注入窗口用于向所述硅基底注入离子；位于所述二氧化硅层上的第一绝缘层，所述第一绝缘层上形成有与所述注入离子欧姆接触的欧姆电极；位于所述二氧化硅层上的量子点窗口，所述量子点窗口位于所述欧姆电极之间且裸漏出所述二氧化硅层；位于所述量子点窗口内的第一金属电极和磁体，其中，所述第一金属电极层叠布置，所述第一金属电极用于形成量子点，所述磁体用于对所述量子点进行调控。通过在所述量子点窗口内形成层叠的第一金属电极，可以对第一金属电极的尺寸和相对位置进行调整，提高了量子点参数的可调性。

技术领域

本申请属于量子技术领域，特别涉及一种半导体量子点器件。

背景技术

随着现代大规模集成电路制造技术的飞跃发展，芯片内的集成元件尺寸也在不断减小，伴随而来的是量子效应变得越来越不可忽略。在摩尔定律失效危机的诸多解决方案中，基于量子力学原理设计的量子计算机，因其突破性的性能提升和优异的量子算法应用(例如进行现行经典计算机秘钥分配破解等)，成为了世界各国在科技领域的重要布局和战略高地。

在量子计算机的多种量子比特方案里，基于半导体材料体系的栅极电控量子点诸如GaAs/AlGaAs、SiO₂/Si、Si/SiGe等材料制备的量子点体系被视为最有希望实现量子计算的比特编码载体。半导体量子点的量子相干性较好，且和现有大规模集成电路微纳加工工艺结合易于集成，同时因为量子点结构受外界环境干扰较小，便于实现量子比特的稳定操控，因而与其他量子计算体系相比，半导体量子点具有很大的前景和优势。

半导体量子点结构的制备工艺与传统集成电路芯片制备工艺相近，目前广为应用的是在包括硅基底和二氧化硅层的衬底材料上制备多个用于形成量子点和控制量子点的量子点电极，其中，量子点电极均是制备在二氧化硅层的二维平面上，在量子点的数量变多、操控精度要求提高时，在二维平面制备的量子点电极难以集成、而且对量子点的操控效果也很差，难以保证半导体量子芯片的参数。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种半导体量子点器件，以解决现有技术中的不足，它能够通过将量子点电极层叠设置便于调整电极的尺寸和相对位置，提高了量子点参数的可调性。

本申请提供一种半导体量子点器件，包括：

硅基底；

位于所述硅基底上的二氧化硅层，所述二氧化硅层上形成有离子注入窗口，其中，所述离子注入窗口用于向所述硅基底注入离子；

位于所述二氧化硅层上的第一绝缘层，所述第一绝缘层上形成有与所述注入离子欧姆接触的欧姆电极；

位于所述二氧化硅层上的量子点窗口，所述量子点窗口位于所述欧姆电极之间且裸漏出所述二氧化硅层；

位于所述量子点窗口内的第一金属电极和磁体，其中，所述第一金属电极层叠布置，所述第一金属电极用于形成量子点，所述磁体用于对所述量子点进行调控。

如上所述的半导体量子点器件，其中，优选的是，所述第一绝缘层上还形成有第二金属电极，所述第二金属电极与所述第一金属电极一一电连接，其中，所述第二金属电极位于所述量子点窗口外，用于将接收到的电压控制信号传输到所述第一金属电极。

如上所述的半导体量子点器件，其中，优选的是，所述第一金属电极包括：

第一子金属电极，在所述量子点窗口内平行布置，所述第一子金属电极用于形成沟道；

第二子金属电极，位于所述第一子金属电极上，所述第二子金属电极用于在所述沟道内形成量子点；

第三子金属电极，位于所述第二子金属电极上，所述第三子金属电极用于调节所述量子点的耦合参数；