論文の概要: Nanoscale single-electron box with a floating lead for quantum sensing: modelling and device characterization
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.15002v1
- Date: Tue, 23 Apr 2024 13:05:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-24 14:01:50.112637
- Title: Nanoscale single-electron box with a floating lead for quantum sensing: modelling and device characterization
- Title（参考訳）: 量子センシングのための浮遊鉛を用いたナノスケール単一電子ボックス-モデリングとデバイス特性
- Authors: Nikolaos Petropoulos, Xutong Wu, Andrii Sokolov, Panagiotis Giounanlis, Imran Bashir, Mike Asker, Dirk Leipold, Andrew K. Mitchell, Robert B. Staszewski, Elena Blokhina,
- Abstract要約: 本研究では,浮動小数点ノードによる単一電子箱(SEB)の詳細な解析を行う。
集積シリコン量子ドット(QD)のための単一電子電荷センシング技術のコンテキストを解析し、特徴付ける。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present an in-depth analysis of a single-electron box (SEB) biased through a floating node technique that is common in charge-coupled devices (CCDs). The device is analyzed and characterized in the context of single-electron charge-sensing techniques for integrated silicon quantum dots (QD). The unique aspect of our SEB design is the incorporation of a metallic floating node, strategically employed for sensing and precise injection of electrons into an electrostatically formed QD. To analyse the SEB, we propose an extended multi-orbital Anderson impurity model (MOAIM), adapted to our nanoscale SEB system, that is used to predict theoretically the behaviour of the SEB in the context of a charge-sensing application. The validation of the model and the sensing technique has been carried out on a QD fabricated in a fully depleted silicon on insulator (FDSOI) process on a 22-nm technological node. We demonstrate the MOAIM's efficacy in predicting the observed electronic behavior and elucidating the complex electron dynamics and correlations in the SEB. The results of our study reinforce the versatility and precision of the model in the realm of nanoelectronics and highlight the practical utility of the metallic floating node as a mechanism for charge injection and detection in integrated QDs. Finally, we identify the limitations of our model in capturing higher-order effects observed in our measurements and propose future outlooks to reconcile some of these discrepancies.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、電荷結合装置(CCD)に共通する浮動小ノード技術を用いて、単一電子ボックス(SEB)の奥行き解析を行う。
このデバイスは、集積シリコン量子ドット(QD)のための単一電子電荷センシング技術(英語版)の文脈で分析され、特徴付けられる。
このSEB設計のユニークな側面は、静電気的に形成されたQDに電子を検知し、正確に注入するために戦略的に使用される金属浮動小節を組み込むことである。
このSEBを解析するために,我々のナノスケールSEBシステムに適用したMOAIMモデルを提案し,電荷センシングアプリケーションを用いてSEBの挙動を理論的に予測する。
22nm技術ノード上の絶縁体 (FDSOI) プロセスにおいて, 完全に劣化したシリコンで作製したQD上で, モデルの有効性とセンシング技術について検討した。
我々は、観測された電子挙動を予測し、SEBの複雑な電子力学と相関を解明する上で、MOAIMの有効性を実証する。
本研究は, ナノエレクトロニクス領域におけるモデルの汎用性と精度を強化し, 集積QDにおける電荷注入と検出のメカニズムとして, 金属フローティングノードの実用性を強調した。
最後に、我々の測定で観測された高次効果を捉える際のモデルの限界を特定し、これらの相違点を整理するための今後の展望を提案する。
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