論文の概要: Cryogen-free scanning gate microscope for the characterization of
Si/Si$_{0.7}$Ge$_{0.3}$ quantum devices at milli-Kelvin temperatures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.05684v1
- Date: Wed, 12 May 2021 14:23:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-31 08:53:45.715042
- Title: Cryogen-free scanning gate microscope for the characterization of
Si/Si$_{0.7}$Ge$_{0.3}$ quantum devices at milli-Kelvin temperatures
- Title（参考訳）: ミリケルビン温度におけるSi/Si$_{0.7}$Ge$_{0.3}$量子デバイスの特性評価のためのクライオゲンフリー走査ゲート顕微鏡
- Authors: Seong Woo Oh, Artem O. Denisov, Pengcheng Chen, and Jason R. Petta
- Abstract要約: 我々は,Si/Si$_0.7$Ge$_0.3$量子デバイスをmK温度で評価するための無低温走査ゲート顕微鏡について述べる。
我々の顕微鏡は、Si/Si$_0.7$Ge$_0.3$量子デバイスを完全に機能させるように設計されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Silicon can be isotopically enriched, allowing for the fabrication of highly
coherent semiconductor spin qubits. However, the conduction band of bulk Si
exhibits a six-fold valley degeneracy, which may adversely impact the
performance of silicon quantum devices. To date, the spatial characterization
of valley states in Si remains limited. Moreover, techniques for probing valley
states in functional electronic devices are needed. We describe here a
cryogen-free scanning gate microscope for the characterization of
Si/Si$_{0.7}$Ge$_{0.3}$ quantum devices at mK temperatures. The microscope is
based on the Pan-walker design, with coarse positioning piezo stacks and a fine
scanning piezo tube. A tungsten microscope tip is attached to a tuning fork for
active control of the tip-to-sample distance. To reduce vibration noise from
the pulse tube cooler, we utilize both active and passive vibration isolation
mechanisms, and achieve a root-mean-square noise in $z$ of $\sim$ 2 nm. Our
microscope is designed to characterize fully functioning
Si/Si$_{0.7}$Ge$_{0.3}$ quantum devices. As a proof of concept, we use the
microscope to manipulate the charge occupation of a Si quantum dot, opening up
a range of possibilities for the exploration of quantum devices and materials.
- Abstract（参考訳）: シリコンは等方的に濃縮され、高コヒーレント半導体スピン量子ビットの製造が可能となる。
しかし、バルクSiの伝導帯は6倍のバレー縮退を示し、これはシリコン量子デバイスの性能に悪影響を及ぼす可能性がある。
現在まで、siの谷状態の空間的特徴付けは限られている。
さらに,機能的電子デバイスにおける谷状態の探索技術も必要である。
ここでは、mk温度におけるsi/si$_{0.7}$ge$_{0.3}$量子デバイスの特性評価のための低温フリー走査ゲート顕微鏡について述べる。
顕微鏡はパンウォーカーの設計に基づいており、粗い位置決めピエゾスタックと微細なスキャンピエゾチューブを備えている。
先端から試料間距離をアクティブに制御するためのチューニングフォークにタングステン顕微鏡チップを装着する。
パルス管冷却機からの振動ノイズを低減するため,アクティブおよび受動振動分離機構を併用し,ルート平均2乗雑音を$z$$$\sim$2nmで実現した。
我々の顕微鏡はSi/Si$_{0.7}$Ge$_{0.3}$量子デバイスを特徴付けるように設計されている。
概念実証のため、我々は顕微鏡を用いてsi量子ドットの電荷占有を操作し、量子デバイスや材料を探索するための幅広い可能性を開く。
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