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用于可扩展量子器件的锗原子级精度操控
量子计算将彻底改变技术，改变从密码学到制药等各个行业。然而，要发挥量子计算的潜力，需要在物理量子比特实现方面取得突破。在众多有前途的系统中，包括超导电路、分子和光阱，还没有一个系统能够展示大规模量子计算所需的可扩展性。半导体中的自旋态是迄今为止发现的最稳定、抗噪声的量子比特之一。此外，半导体中的供体原子基本相同，使其成为可扩展量子设备的有力候选者。这项研究旨在利用锗的原子级精密制造来开发下一代量子设备，锗是一种有望克服当前可扩展性挑战的材料。
NIST 石墨烯和 AIST GaAs 量化霍尔器件的比较
摘要 — 将美国国家标准与技术研究所 (NIST) 生产的几种石墨烯量化霍尔电阻 (QHR) 器件与美国国家先进工业科学与技术研究所 (AIST) 的 GaAs QHR 器件和 100 Ω 标准电阻进行了比较。100 Ω 电阻与石墨烯 QHR 器件的测量值与通过 GaAs 测量获得的 100 Ω 电阻值的误差在 5 nΩ/Ω 以内。在 AIST 调整了石墨烯器件的电子密度，以恢复器件特性，使其能够在 4 T 至 6 T 的低磁通密度下运行。 此调整是通过 NIST 使用的功能化方法完成的，允许通过简单的退火对石墨烯 QHR 器件进行一致的可调性。这种方法取代了调整石墨烯以适应计量学的较旧且不太可预测的方法。里程碑式的成果表明，石墨烯可轻松用于在许多国家计量机构之间进行电阻比较测量。索引术语 — 量化霍尔电阻、外延石墨烯、低温电流比较器、电子密度、标准电阻
用于量子计量的外延石墨烯器件的低接触电阻
我们研究了 SiC (0001) 上 Ti / Au 与单层外延石墨烯的接触，以用于量子电阻计量。使用量子霍尔范围内的三端测量，我们观察到接触电阻的变化范围从最小值 0.6 Ω 到 11 k Ω 。我们发现高电阻接触的主要原因是双层石墨烯对量子霍尔电流的干扰，同时忽略了界面清洁度和接触几何形状对我们制造的设备的影响。此外，我们通过实验展示了提高低电阻接触（< 10 Ω）可重复性的方法，适用于高精度量子电阻计量。C 2015 作者。除非另有说明，否则所有文章内容均根据知识共享署名 3.0 未移植许可证获得许可。[http：//dx.doi.org / 10.1063 / 1.4928653]
用于高压功率、高性能 SiC 器件的先进碳膜
关键词：SiC、注入、碳帽、退火、注入、蚀刻我们建议使用高级图案化薄膜 (APF®)，这是一种通过 Applied Producer® 沉积的 PECVD 碳基薄膜系列，用于解决 SiC 器件的几个加工难题：特别是，我们讨论了它作为 (i) 灵活、高质量离子注入掩模的优势，以及 (ii) 在离子注入后高温活化退火期间作为平面和 3D SiC 结构的保护帽层。将 APF 薄膜集成到注入和蚀刻处理块中的好处与普通光刻胶 (PR)、PVD C 帽和 SiO 2 HM 等替代方法进行了对比。碳化硅 (SiC) 具有非常吸引人的特性 1，包括宽带隙（3X Si）、高 E 击穿（10X Si）、高热导率（3X Si 或 GaN）。大尺寸衬底（最大 200 毫米）的出现导致了 SiC 基器件的广泛应用，预计 2027 年的 TAM2 市场规模将达到 63 亿美元。然而，SiC 加工面临着一些独特的挑战，需要解决这些挑战才能充分挖掘这种化合物半导体的潜力。在本文中，我们建议使用高级图案化薄膜 (APF®)，这是一种通过应用材料生产者® 沉积的 PECVD 碳基薄膜系列，可解决几个 SiC 器件加工难题：特别是，我们讨论了它作为（i）灵活、高质量的离子注入掩模，（ii）在离子注入后高温活化退火期间平面和 3D SiC 结构的保护性覆盖层，和（iii）用于改善下一代 SiC 器件的 SiC 沟槽硬掩模 (HM) 图案化的薄膜的优势。在注入和蚀刻处理模块中集成 APF 的优势可与常见光刻胶 (PR)、PVD C-cap 和 SiO 2 HM 等替代方法相媲美。
用于半导体自旋电子器件的半金属 Heusler 合金/GaN 异质结构
由于纤锌矿半导体中的自旋轨道耦合与闪锌矿半导体相比相对较弱，因此 III 族氮化物半导体 GaN 是用于高性能光学半导体自旋电子器件（如自旋激光器）的有前途的材料。为了降低自旋激光器的工作功率，有必要展示从铁磁材料到具有低电阻接触的 GaN 的高效电自旋注入。这里，通过在 CFAS 和 GaN 之间插入超薄 Co 层，开发了外延半金属 Heusler 合金 Co 2 FeAl x Si 1 − x (CFAS)/GaN 异质结构。CFAS/ n + -GaN 异质结清楚地显示了隧道传导，整流非常小，电阻面积积低至 ≈ 3.8 k 𝛀 μ m 2，比以前工作中报道的要小几个数量级，在室温下。使用具有 CFAS/ n + -GaN 接触的横向自旋阀装置，在低温下观察到非局部自旋信号和 Hanle 效应曲线，表明块状 GaN 中存在纯自旋电流传输。在高达室温的温度下观察到自旋传输，在低于 2.0 V 的低偏置电压下具有 0.2 的高自旋极化。这项研究有望为具有高度自旋极化和低电阻接触的 GaN 基自旋电子器件开辟一条道路。
界面工程对低功率应用的 MgO 基电阻开关器件的影响
这项工作报道了基于 MgO/Al 2 O 3 的电阻随机存取存储器 (ReRAM) 器件的电阻开关特性。分析表明，由于加入了 Al 2 O 3 插入层，主要导电机制从空间电荷限制导电变为肖特基发射。与单层器件相比，MgO/Al 2 O 3 双层 ReRAM 器件表现出更低的功率运行（降低 50.6%）和更好的开关均匀性，具体取决于堆栈配置。这可归因于 MgO/Al 2 O 3 界面处较低的氧空位积累和细丝限制，从而导致更可控的开关操作。对双层器件的进一步 X 射线光电子能谱 (XPS) 深度剖面分析表明，开关动力学与氧空位浓度直接相关。这些发现表明界面层工程对于改善 MgO 基存储器件的电阻开关特性的重要性，从而可以实现低功耗应用。
使用单极量子器件的中红外热大气窗口高容量自由空间光链路
摘要。自由空间光通信在部署方便和成本方面是光纤通信系统非常有前途的替代方案。中红外光具有几个与自由空间应用密切相关的特性：即使在恶劣条件下在大气中传播时吸收率也很低、长距离传播期间波前稳定、以及此波长范围不受任何管制和限制。最近已经展示了利用子带间设备进行高速传输的概念验证，但这一努力受到短距离光路（最长 1 米）的限制。在这项工作中，我们研究了使用单极量子光电子学构建长距离链路的可能性。使用了两种不同的探测器：非制冷量子级联探测器和氮冷却量子阱红外光电探测器。我们在背靠背配置中评估了链路的最大数据速率，然后添加了 Herriott 单元以将光路长度增加到 31 米。通过使用脉冲整形、预处理和后处理，我们在 31 米传播链路的两级（OOK）和四级（PAM-4）调制方案中达到了创纪录的 30 Gbit s −1 比特率，并且比特误码率与纠错码兼容。
光电导半导体开关参数与电力系统中选定开关器件的比较
目前，正在努力制造由半绝缘材料制成的光电导半导体开关并寻找其潜在应用。本文分析了文献中关于使用 PCSS 开关的参数和可能性，以及目前在电力和脉冲电力电子系统中使用的开关。介绍了基于 GaP 的开关原型模型的实验室测试结果，并将其与文献中的 PCSS 开关参数进行了比较。介绍并讨论了 IGBT 晶体管、晶闸管、光电晶闸管、火花隙和电源开关的工作原理、参数和应用。分析了用 PCSS 开关替换选定元件的可能性，同时考虑了比较器件的优缺点。还讨论了使用目前由磷化镓制成的 PCSS 开关的可能性。
功能化纳米粒子自组装纳米器件的分子光开关中的高电导率
摘要：自组装功能化纳米粒子是多种潜在应用的焦点，特别是用于分子级电子设备。这里，我们对 10 纳米金纳米粒子 (NPs) 进行了自组装实验，这些粒子由一层致密的偶氮苯-联噻吩 (AzBT) 分子功能化，目的是构建具有忆阻特性的光可切换设备。我们制造了由 NP 自组装网络 (NPSAN) 组成的平面纳米设备，这些纳米电极与纳米电极接触，纳米电极之间的电极间隙从 30 到 100 纳米不等。我们展示了这些 AzBT-NPSAN 中光诱导的电导可逆切换，创下了高达 620 的“开/关”电导比记录，平均值约为。 30，85% 的器件的比例超过 10。对纳米颗粒表面化学吸附的分子单层之间的界面结构和动力学进行了分子动力学模拟，并将其与实验结果进行了比较。结果表明，接触界面的性质与分子构象密切相关，对于 AzBT 分子，可以通过明确定义波长的光照射在顺式和反式之间可逆地切换。与通过导电 c-AFM 尖端接触的平面自组装单层上进行的实验相比，分子动力学模拟为实验观察到的两个异构体之间开/关电流比降低提供了微观解释。
金属氧化物/GaN 纳米结构传感器件的加速应力测试和统计可靠性分析
摘要 — 在本文中，我们首次使用行业标准加速寿命测试（例如高温工作寿命、高温存储寿命、温度循环测试和高加速应力测试）研究了基于金属氧化物/GaN 纳米线的气体传感器的传感器芯片/工艺和封装可靠性。本研究中用于感测乙醇暴露的金属氧化物功能化是 ZnO。对于所有测试，样品 ZnO/GaN 器件均已在室温（20 ◦ C）下暴露于干燥空气中的 500 ppm 乙醇，以观察和记录信噪比 (SNR) 随应力时间和热循环次数而下降的情况。虽然在任何进行的测试中均未观察到设备完全故障，但由于应力增加，气体传感响应不断逐渐下降。传感器响应的降低被认为是由于受体 ZnO 的逐渐相变和基线电阻增加造成的。本文详细讨论了估计传感器设备故障率和寿命的方法。使用从执行的加速应力测试中获得的统计数据，已实施卡方分布来预测 GaN 纳米结构传感器设备的故障率和寿命。本研究中受压设备的平均故障时间 (MTTF) 约为 4 年。