A sinistra:strutture wafer – non drogate (in alto) e drogate di tipo n (in basso). A destra:dispositivo completato su wafer non drogato e immagine al microscopio elettronico. Credito:FLEET
Una collaborazione guidata dall'UNSW ha scoperto che la rimozione del doping casuale nei dispositivi elettronici quantistici migliora notevolmente la loro riproducibilità, un requisito chiave per applicazioni future come l'elaborazione delle informazioni quantistiche e la spintronica.
La sfida della riproducibilità quantistica
La sfida con la creazione di dispositivi quantistici è che, fino ad ora, non è stato possibile realizzare due transistor quantistici che mostrano caratteristiche prestazionali identiche.
Sebbene i dispositivi sembrino identici fisicamente, le loro prestazioni elettriche possono variare notevolmente da un dispositivo all'altro. Ciò rende difficile l'integrazione di più componenti quantistici in un circuito quantistico completo.
Nel nuovo, studio condotto dall'UNSW, i ricercatori mostrano che il problema deriva dalla posizione spaziale casuale dei droganti nei dispositivi quantistici.
L'approccio convenzionale per far condurre l'elettricità ai semiconduttori è drogarla chimicamente con un altro elemento. Ad esempio una piccolissima quantità di atomi di fosforo aggiunti al silicio producono un eccesso di elettroni liberi, lasciando fluire una corrente elettrica
Ma nei dispositivi quantistici su nanoscala il posizionamento casuale di questi droganti significa che nessun dispositivo mostra caratteristiche identiche.
Il team guidato dall'UNSW ha lavorato con i collaboratori a Cambridge per dimostrare che rimuovere del tutto i droganti rende i dispositivi quantistici notevolmente più riproducibili.
L'autore principale Ashwin Srinivasan ha commentato:"Il guadagno elettrico dei transistor di contatto a punto quantico non drogati è fino a tre volte più uniforme per il nuovo approccio, rispetto ai dispositivi drogati convenzionali."
Professor Hamilton, capo del laboratorio Quantum Devices dell'UNSW, Sidney, ha dichiarato:"Avevamo sospettato che la rimozione del doping casuale avrebbe migliorato la riproducibilità del dispositivo, ma i risultati sono stati di gran lunga migliori di quanto ci aspettassimo. Ashwin ha realizzato nove dispositivi, e tutti hanno mostrato proprietà quantistiche e prestazioni elettriche identiche. Non avevo mai visto niente del genere prima. Questo lavoro mostra che è possibile produrre dispositivi quantistici in modo riproducibile".
Il miglioramento della riproducibilità dei dispositivi quantistici con architetture completamente non drogate è stato pubblicato in Lettere di fisica applicata .
