[发明专利]可扩展量子比特结构及其制备方法

权利要求书

1.一种可扩展量子比特结构，其特征在于，包括：

基片(100)，其上形成有阵列排布的矩形槽(102)，所述矩形槽(102)两侧生长有定位型自组织锗硅纳米线(103)，所述定位型自组织锗硅纳米线(103)的位置及尺寸可控；

电荷感应量子点源极(301)及电荷感应量子点漏极(302)，其分别设于一所述定位型自组织锗硅纳米线(103)的两端；被探测量子点源极(303)及被探测量子点漏极(304)，其分别设于与该定位型自组织锗硅纳米线(103)相邻的定位型锗硅纳米线(103)两端；

源漏外围大电极(300)，连接所述电荷感应量子点源极(301)、电荷感应量子点漏极(302)、被探测量子点源极(303)及被探测量子点漏极(304)；

绝缘层(400)，其形成在所述源漏外围大电极(300)上方，所述绝缘层(400)上形成有分立的电荷感应量子点顶层金属栅极(401)与被探测量子点顶层金属栅极(402)，所述电荷感应量子点顶层金属栅极(401)设于所述电荷感应量子点源极(301)与所述电荷感应量子点漏极(302)之间，所述被探测量子点顶层金属栅极(402)设于被探测量子点源极(303)及被探测量子点漏极(304)之间；

顶层外围大电极(500)，连接所述电荷感应量子点顶层金属栅极(401)及所述被探测量子点顶层金属栅极(402)。

2.根据权利要求1所述的可扩展量子比特结构，其特征在于，所述定位型自组织锗硅纳米线(103)的长度范围为1～3um，宽度范围为60～150nm，高度范围为4～6nm。

3.根据权利要求1所述的可扩展量子比特结构，其特征在于，所述基片(100)的厚度范围为600～800um。

4.根据权利要求1所述的可扩展量子比特结构，其特征在于，所述矩形槽(102)的长度范围为2～4um，宽度范围为300～500nm，深度范围为60～90nm。

5.根据权利要求1所述的可扩展量子比特结构，其特征在于，所述电荷感应量子点顶层金属栅极(401)与被探测量子点顶层金属栅极(402)为条带状，所述条带状的宽度为20～60nm。

6.根据权利要求5所述的可扩展量子比特结构，其特征在于，所述电荷感应量子点顶层金属栅极(401)与被探测量子点顶层金属栅极(402)之间的间距为20～60nm。

7.根据权利要求1所述的可扩展量子比特结构，其特征在于，所述电荷感应量子点顶层金属栅极(401)、所述被探测量子点顶层金属栅极(402)及所述顶层外围大电极(500)材料为钛和钯，其中，钛的厚度范围为2～5nm，钯的厚度范围为20～40nm。

8.根据权利要求1所述的可扩展量子比特结构，其特征在于，所述绝缘层(400)的厚度范围为10-25nm。

9.根据权利要求1所述的可扩展量子比特结构，其特征在于，所述绝缘层(400)的材料包括三氧化二铝或者氧化铪。

10.一种可扩展量子比特结构的制备方法，其特征在于，包括：

在基片(100)上进行整体标记定位，确定量子比特结构的位置及整体尺寸，其中，所述基片(100)为定位型自组织锗硅纳米线基片；

在所述基片(100)上制备所述量子比特结构的所有电极套刻和拍照的金属标记；

根据所述金属标记扫描出定位型自组织锗硅纳米线(103)；

在一所述定位型自组织锗硅纳米线(103)两端制备电荷感应量子点源极(301)及电荷感应量子点漏极(302)，在与该定位型自组织锗硅纳米线(103)相邻的定位型锗硅纳米线(103)两端制备被探测量子点源极(303)及被探测量子点漏极(304)，并制备与所述电荷感应量子点源极(301)、电荷感应量子点漏极(302)、被探测量子点源极(303)及被探测量子点漏极(304)分别对应的源漏外围大电极(300)；

在所述源漏外围大电极(300)上制备绝缘层(400)；

根据所述金属标记，在所述绝缘层(400)上制备分立的电荷感应量子点顶层金属栅极(401)与被探测量子点顶层金属栅极(402)，以及顶层外围大电极(500)。