【48812】我国科大在硅基超高频纳米机电谐振器上获得开展
2022-04-30 17:32:43       来源：乐鱼官网

　　使用规范硅基半导体集成电路工艺制备的电子器材，如硅基的晶体管和纳米机电谐振器，是现代电子工业的柱石。跟着超大规模集成工艺技能的开展，硅基电子器材的标准已进入纳米标准，将会展现出不同于经典器材的量子效应。作为纳米标准的新式功用电子器材的代表，硅基单电子/空穴晶体管和超高频纳米机电谐振器在量子核算、精细传感等方面有广泛的使用远景。特别值得一提的是，假如硅基单空穴晶体管被悬浮起来，其本身就可当作超高频纳米机电谐振器。这样的复合结构器材不光能够展现出单空穴隧穿的电学输运行为，还具有优异才能的机械力学性能。这些优异的器材特性能够使得电学读取纳米谐振器的力学呼应成为可能，关于探究载流子和机械振动的相互作用，以及机械振动的潜在量子特性有重大意义。与此一起，使用这种复合结构器材，也能够研讨纳米标准下硅材猜中的压阻效应，将有利于规划新式力学传感器材。

　　根据这些起点，我校郭光灿院士团队郭国平教授研讨组和瑞典乌普萨拉大学章贞教授研讨组协作，规划制备了与CMOS产线工艺兼容的悬浮单空穴硅晶体管器材，该器材一起也可作为超高频纳米机电谐振器作业。这一复合器材在极低温(~20 mK)高真空环境下，展现出单空穴隧穿行为，其力学谐振频率到达3 GHz，是已报导的同类硅基器材中的最高值。一起，研讨人员发现这一复合器材中，机械振动的电学读出首要依靠压阻效应，且与单空穴隧穿行为高度相关。经过比照不同驱动功率下器材的呼应，他们发现器材作业在单空穴隧穿状况时，器材的压阻系数提升了一个数量级（见图1）。

　　该复合器材使用CMOS工艺制备，易于大规模集成（见图2）。一起，该作业也为进一步使用纳米谐振器中的声学形式，耦合硅基量子点中的载流子发明了条件。在极低温环境下，该纳米谐振器的超高谐振频率对应的热声子占有数及零点涨落已超越量子极限。跟着测控技能的逐渐开展，该效果也将为研讨超高频声学形式的潜在量子行为，以及根据这一系统的新式杂化量子信息器材的研制供给新的途径。

　　（中科院量子信息要点实验室、中科院量子信息与量子科学技能创新研讨院、科研部）