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![arXiv:2103.03747v1 [cond-mat.mes-hall] 2021 年 3 月 5 日](/simg/g:\will\search\icon\source\2\29284154c5f5c2ba7f73b81863d7cc342093cea5.webp)
arXiv:2103.03747v1 [cond-mat.mes-hall] 2021 年 3 月 5 日
近年来，超导量子处理器取得了重大进展。目前，包含几十个量子位的小型处理器已被证明 1 。处理器的运行保真度在不断提高 2–5 。我们有理由相信，量子算法很快就能在多个领域超越经典算法 6 。然而，要实现容错量子计算，还需要解决许多问题。基于超导电路的量子处理器的一个主要限制是量子位 (qubit) 的相干时间相对较短。通过提高量子位的固有相干性，可以减少操作容错逻辑量子位的开销 7 。因此，当在量子处理器中加入新组件或材料时，最重要的是不要降低物理量子位的相干性。传统上，超导量子电路是在未掺杂的硅衬底或蓝宝石衬底上制作的，以保持高相干性。人们对通过加入新材料和结构 8910 来扩展超导量子电路的功能性有着浓厚的兴趣。对于许多量子应用来说，一种备受关注的材料是 Ge 或 Ge 与硅的混合（硅锗 SiGe）。Ge 和 SiGe 已被用于从约瑟夫森场效应晶体管 11 到自旋量子比特 12 的各种应用中，最近有提议认为 SiGe 可以为片上光到微波转导提供途径 13 。在这里，我们研究了在 Si 衬底上制作的转导量子比特 14 的相干特性，其中已添加由额外层外延硅 (epi-Si) 覆盖的 SiGe 异质结构。将 SiGe 技术与高相干性超导量子电路相结合的可能性可能对量子设备和应用的开发具有重要意义。我们试图回答的主要问题是，是否可以结合 Si/SiGe/Si 堆栈的生长来制造高相干性超导量子电路。为了验证这一假设，我们制造了具有四种不同电容器垫设计的 transmon 设备，如图 1a 所示，
47471684001.pdf
摘要：众所周知，在现代微电子和纳米电子学中，薄膜结构被广泛用作栅极电介质、钝化层、膜等。本文研究了单晶硅晶片上互连脉冲加热过程中氧化硅薄子层中形成裂纹的问题。本文旨在研究表面热冲击源对薄膜裂纹形成的影响，并详细研究了 SO2 薄膜中裂纹形成的各个方面。在硅衬底-氧化硅子层-铝膜 (Si-SiO 2 -Al) 多层结构上对所做的估计进行了实验验证。作为衬底，使用了磷掺杂的硅单晶晶片，取向为 (111) 方向，电阻率在 = 0.1 Ω . сm 范围内。作者研究了表面金属化层加热的硅晶片（Al-Si 系统）和氧化硅晶片（Al-SiO2 系统）的温度场，既有点热源的情况，也有长矩形金属化路径的情况（假设轨道长度明显超过其宽度）。计算结果表明，金属化路径（宽度 75 μm）横向的温度分布是不均匀的。结果还表明，与 SiO2 膜相比，硅中出现的机械应力水平不足以在热冲击源附近形成裂纹。这是因为硅的抗拉强度高于氧化物。
使用纵横比捕获和界面失配生长方法在 (001) Si 衬底上 MOCVD 生长 GaSb 的比较 Billy Lai、Qiang Li、Kei May
GaSb 在长波长器件中有许多应用，例如带间级联激光器和红外光电探测器 [1-2]。将 GaSb 相关材料单片集成到硅上对于扩展长波长器件的功能和硅平台上的光子集成具有很高的吸引力 [3]。此外，考虑到现代智能手机中红外设备（包括传感器和投影仪）的日益普及，集成到硅上是降低制造成本、减小尺寸和提高产量的有效解决方案。然而，与 GaAs/Si 和 InP/Si 材料系统相比，GaSb/Si 异质外延还远未成熟。在本研究中，以在 GaAs 衬底上生长的 GaSb 为参考，我们研究了两种不同的集成方案：在 GaAs-on-Si 模板上进行 GaSb 的界面失配 (IMF) 生长和使用长宽比捕获技术直接在 V 型槽 Si 上生长 GaSb。
应用研究与技术杂志
摘要：众所周知，在现代微电子和纳米电子学中，薄膜结构被广泛用作栅极电介质、钝化层、膜等。本文研究了单晶硅晶片上互连脉冲加热过程中氧化硅薄子层中形成裂纹的问题。本文旨在研究表面热冲击源对薄膜裂纹形成的影响，并详细研究了 SO2 薄膜中裂纹形成的各个方面。在硅衬底-氧化硅子层-铝膜 (Si-SiO 2 -Al) 多层结构上对所做的估计进行了实验验证。作为衬底，使用了磷掺杂的硅单晶晶片，取向为 (111) 方向，电阻率在 = 0.1 Ω . сm 范围内。作者研究了表面金属化层加热的硅晶片（Al-Si 系统）和氧化硅晶片（Al-SiO2 系统）的温度场，既有点热源的情况，也有长矩形金属化路径的情况（假设轨道长度明显超过其宽度）。计算结果表明，金属化路径（宽度 75 μm）横向的温度分布是不均匀的。结果还表明，与 SiO2 膜相比，硅中出现的机械应力水平不足以在热冲击源附近形成裂纹。这是因为硅的抗拉强度高于氧化物。
后退火对蓝宝石上多晶Ga2O3光电探测器电性能的影响
研究了后退火对蓝宝石衬底上日盲多晶氧化镓 (Ga 2 O 3 ) 紫外光电探测器的物理和电学性能的影响。随着后退火温度 (PAT) 从 800 °C 升高到 1000 °C，多晶 Ga 2 O 3 的晶粒尺寸变大，但随着 PAT 进一步升高到 1100 °C，晶粒尺寸变小。随着 PAT 的增加，在蓝宝石上的 Ga 2 O 3 的透射光谱的吸收带边缘发生了蓝移，这是由于蓝宝石衬底中的 Al 掺入 Ga 2 O 3 中形成 (Al x Ga 1 – x ) 2 O 3 造成的。高分辨率X射线衍射和透射光谱测量表明，1100°C退火后的(Al x Ga 1 – x ) 2 O 3 的取代Al组分和带隙分别可以达到0.30和5.10 eV以上。1000°C退火样品的R max 与沉积态器件相比提高了约500%，且1000°C退火样品的上升时间和下降时间较短，分别为0.148 s和0.067 s。这项研究为多晶Ga 2 O 3 紫外光电探测器的制作奠定了基础，并找到了一种提高响应度和响应速度的方法。
AlN/GaN/AlN 高电子器件中 94 GHz 时为 2.2 W/mm
通过AlGaN/GaN/InGaN结构实现8 W mm 1，通过N极性GaN HEMT实现94 GHz时8 W mm 1 [3]。这些结果对于商业（5G及以上、汽车雷达）和国防（SATCOM、雷达）应用越来越重要，所有这些应用都在向毫米波频率范围（30 – 300 GHz）推进。为了进一步提高GaN HEMT的优势，我们的研究小组在氮化铝（AlN）缓冲层上引入了HEMT。[4 – 6]通过用AlN替换AlGaN顶部势垒并用AlN替换典型的GaN缓冲层，AlN/GaN/AlN异质结构具有更高的热导率、改善了薄GaN通道（<30nm）的载流子限制，并且与其他传统顶部势垒材料（如AlGaN或InAlN）相比，顶部势垒具有出色的垂直可扩展性。其他研究小组也展示了基于AlN 的器件的有希望的结果，包括基于AlN 衬底的HEMT，在X 波段实现15 W mm 1 [7] ，AlN 缓冲区击穿功率为 5 MV cm 1 [8] 。已经展示了使用AlN 顶部势垒的HEMT，包括GaN HEMT 记录f T = f max 为454/444 GHz，[9 – 11] PAE 为27% ，相关输出功率为1.3 W的W 波段功率放大器，[12] 噪声系数小于2的K a 波段低噪声放大器，[13] 以及40 GHz 时为4.5 W mm 1 [14] 。所有这些器件都基于AlN/GaN/AlGaN 异质结构。 AlN/GaN HEMT 已显示出 Ga 极性 HEMT 在 W 波段的创纪录输出功率，在 94 GHz 时 P out ¼ 4 W mm 1。[15] 除了射频 (RF) HEMT 之外，氮化铝还具有单片集成大电流 GaN/AlN p 型场效应晶体管 (pFET) [16 – 18] 和晶体 AlN 体声波滤波器 [19] 的潜力，这两者都是通过 AlN 缓冲层实现的。SiC 衬底以衬底集成波导 (SIW) 和天线的形式实现了进一步的集成。[20] 这种集成生态系统被称为 AlN 平台，使高功率氮化物互补金属氧化物半导体 (CMOS)、RF 滤波器、单片微波集成电路 (MMIC) 以及 RF 波导和天线共存于一个单片芯片上。[21]
![arXiv:2408.08423v1 [physics.app-ph] 2024 年 8 月 15 日](/simg/g:\will\search\icon\source\f\f83e84219529048324e91468c0168dfca898da3f.png)
arXiv:2408.08423v1 [physics.app-ph] 2024 年 8 月 15 日
最近，人们研究了从二维介质和单电子转移形成单光子源的可能性 [1–4]。其想法是通过 pn 结以受控方式注入电子，从而根据需要确定性地产生单光子脉冲。横向 pn 结可由毗邻二维空穴气区域的二维电子气区域形成。电子在穿过 pn 结后与 p 型区域的空穴复合时发生单光子发射 [4]。人们在 III-V 半导体异质结构（特别是 GaAs/AlGaAs 系统）中对不同类型的横向 pn 结器件进行了多项研究。在聚焦离子分子束外延法中，两个相邻区域选择性地掺杂 Si 和 Be，以创建 n 型区域和 p 型区域 [5]。在面再生长法中，p 型和 n 型区域都是通过掺杂在 GaAs 表面不同面上的 Si 来创建的 [6, 7]。Cecchini 等人通过蚀刻掉部分 Be 掺杂的 AlGaAs 并形成 n 型 Au-GeNi 接触，从 p 型衬底形成了横向 pn 结。[8–10]。Dai 等人使用两个感应栅极来形成二维电子和空穴气体 [11, 12]。Helgers 等人使用 GaAs 衬底上的量子线作为通道，利用表面声波传输光激发电子和空穴 [13]。在其他类型的材料系统中也可以形成横向 pn 结，
关于 Ge-Sb-Te 合金范德华外延规则的一般理解提示
能够生长出二维 (2D) 材料等尖端晶体材料的高质量异质外延膜，是开发前沿技术应用的先决条件。二维材料（及其异质结构）是一种堆叠结构，相邻块之间具有弱范德华 (vdW) 相互作用，而每个块内具有强共价键。这一特性使得我们有可能分离二维晶片，将其用作构建块，以创建堆叠的二维晶体序列（称为 vdW 异质结构），这种结构具有新奇的特性和奇特的物理现象。[1,2] vdW 异质结构为电子学、光电子学、柔性器件、传感器和光伏等领域的广泛应用铺平了道路。[3–5] 然而，要实现工业化应用，就必须发展大规模沉积，这就意味着必须掌握 vdW 外延生长技术。 [6] 尽管过去几年人们对范德华外延的兴趣重新燃起，研究工作也愈发深入，[7] 但对范德华外延的一般描述和完整理解将有助于快速解决许多问题。例如，当使用石墨烯或其他二维晶体作为缓冲层时，对于范德华外延，下面的衬底仍可能与正在生长的薄膜相互作用。[8–15] 人们还观察到了二维和三维材料生长之间的中间行为，实际上允许在这些材料中进行应变工程。[16–21] 因此，二维材料的外延规则非常有必要，以便预测衬底表面相互作用、范德华异质结构可比性和界面生长过程中的应变弛豫。范德华能隙的形成是决定二维材料行为的基本特征。[22] 在这方面，衬底表面的电子特性和形貌在薄膜生长的早期阶段起着关键作用。生长中的薄膜和基底之间的键可以形成在悬空键和缺陷上[13,23]，也可以形成在扭结和台阶边缘，从而阻止范德华能隙的形成并决定应变的积累。[16]基底和外延层之间的不同对称性也会引起一定量的应变。[24]因此，如果沉积的2D材料没有完全弛豫，则不会发生范德华外延。为了对范德华外延进行一般性描述，我们在这里研究了一个基于硫族化物 (GeTe) m (Sb 2 Te 3 ) n 合金 (Ge-Sb-Te 或 GST) 的示例案例，该合金位于 InAs(111) 表面上。GST 是一种关键的相变材料 (PCM)，因其尖端技术应用而得到广泛研究。它是一种突出的
关于 Ge-Sb-Te 合金范德华外延规则的一般理解提示
能够生长出二维 (2D) 材料等尖端晶体材料的高质量异质外延膜，是开发前沿技术应用的先决条件。二维材料（及其异质结构）是一种堆叠结构，相邻块之间具有弱范德华 (vdW) 相互作用，而每个块内具有强共价键。这一特性使得我们有可能分离二维晶片，将其用作构建块，以创建堆叠的二维晶体序列（称为 vdW 异质结构），这种结构具有新奇的特性和奇特的物理现象。[1,2] vdW 异质结构为电子学、光电子学、柔性器件、传感器和光伏等领域的广泛应用铺平了道路。[3–5] 然而，要实现工业化应用，就必须发展大规模沉积，这就意味着必须掌握 vdW 外延生长技术。 [6] 尽管过去几年人们对范德华外延的兴趣重新燃起，研究工作也愈发深入，[7] 但对范德华外延的一般描述和完整理解将有助于快速解决许多问题。例如，当使用石墨烯或其他二维晶体作为缓冲层时，对于范德华外延，下面的衬底仍可能与正在生长的薄膜相互作用。[8–15] 人们还观察到了二维和三维材料生长之间的中间行为，实际上允许在这些材料中进行应变工程。[16–21] 因此，二维材料的外延规则非常有必要，以便预测衬底表面相互作用、范德华异质结构可比性和界面生长过程中的应变弛豫。范德华能隙的形成是决定二维材料行为的基本特征。[22] 在这方面，衬底表面的电子特性和形貌在薄膜生长的早期阶段起着关键作用。生长中的薄膜和基底之间的键可以形成在悬空键和缺陷上[13,23]，也可以形成在扭结和台阶边缘，从而阻止范德华能隙的形成并决定应变的积累。[16]基底和外延层之间的不同对称性也会引起一定量的应变。[24]因此，如果沉积的2D材料没有完全弛豫，则不会发生范德华外延。为了对范德华外延进行一般性描述，我们在这里研究了一个基于硫族化物 (GeTe) m (Sb 2 Te 3 ) n 合金 (Ge-Sb-Te 或 GST) 的示例案例，该合金位于 InAs(111) 表面上。GST 是一种关键的相变材料 (PCM)，因其尖端技术应用而得到广泛研究。它是一种突出的