用聚焦电子“描绘”量子器件的方法

画出电子的图形

电子束的例证“速写”在Laalo3 / srtio3接口的量子点。信贷:Muqing Yu

技术比以前的方法快10,000,并且可以直接在二维材料以下直接产生有源纳米结构栅极,如石墨烯

它长期以来一直是从“自上而下”选择哪些原子的梦想,这些材料选择了哪些原子来工程利益的属性。由物理和天文学部门的研究人员创建的技术使它们能够将电子的“绘画”,以可编程量子材料 - 镧铝酸盐/钛酸锶或“老挝/ STO”。使用这种方法,它们可以创建量子装置和具有与电子之间的间距相当的特征尺寸,甚至是“绘制”用于电子的“草图”的人工格,具有极高的精度。

为了开发这种能力,研究人员重新浏览了一种电子束光刻仪器,其通常用于通过暴露于掩模的抗蚀剂暴露抗蚀剂来产生纳米结构,使得随后添加或除去材料层。研究人员代替将仪器以20,000伏特的方式操作,而是仅拨这只仪器,只有几百伏特,在那里电子无法穿透其氧化物材料的表面,而不是任何抗蚀剂 - 催化表面反应使老挝表面带正电荷,以及局部导电的老挝/ STO接口。与原子力显微镜的光刻相比,电子束在写入时速度快10万倍,而不会损失空间分辨率或重新编程的能力。此外,作者表明,当与其他2D层如石墨烯等其他2D层集成时,该技术可以编程老挝/ STO接口。

由凝聚态物理学杰出教授、匹兹堡量子研究所所长Jeremy Levy领导的团队在论文中描述了这种方法,“利用超低电压电子束光刻技术纳米级控制LaAIO3/SrTiO3金属-绝缘体过渡”。论文将发表在应用物理信今天(2020年12月21日)。

发展该技术的研究生邓玉杨,是纸上的领先作者,将其与“用笔成像在画布上。”

在这种情况下,画布是LAO/STO,而“笔”是一束电子。这种强大的能力使我们能够参与更复杂的结构,并将设备从一维扩展到二维,”她说。

杨和列维表示,这一发现可能会对量子传输和量子模拟领域产生影响。

“我们对利用这项技术以编程方式创建新的二维电子材料系列非常感兴趣,这些材料基于使用这项技术编写的人造原子阵列。我们小组最近在《科学进展》上发表了一篇论文,论证了使用AFM方法在一维装置中进行量子模拟的想法。这种基于eb的新技术将使我们能够在二维上进行量子模拟,”Levy说。

参考文献:“利用超低压电子束光刻的Laalo3 / Srtio3金属绝缘子纳米尺度控制”由邓玉阳,山浩,晨陈,清郭,木庆宇,杨虎,k娥鄂姆,涌 - 宇李,长贝·埃姆,帕特里克·伊尔文和杰里米·索维,2020年12月21日,应用物理字母
DOI:10.1063 / 5.0027480

除了杨和征税外,皮特协作者还包括研究教授帕特里克·伊尔文和研究生山浩,清郭,木卿宇,杨虎,副教授从斯旺森工程学院。附加的隶属关系包括威斯康星大学 - 麦迪逊和匹兹堡量子研究所的材料科学与工程系。

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