Superconducting platinum silicide for electron cooling in silicon
我们展示了硅中的电子冷却，使用硅化铂作为超导体接触，选择性地去除最高能量的电子。使用PtSi的薄膜（10 nm），体PtSi的超导临界温度从约1 K降低到0.79 K，这增强了在较低温度下的冷却性能，并且使得电子冷却能够从100 mK被证明到50 mK。
2014-05-16 cond-mat.mes-hall
Observation of Interface Piezoelectricity in Superconducting Devices on Silicon
本研究首次在硅基铝-硅结超导器件中实验观测到界面压电效应，测得其有效机电耦合系数与弱压电衬底相当，建模表明该损耗通道会限制量子比特品质因数，为下一代超导量子比特的异质结构与声子工程优化提供了依据。
2024-09-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Strongly non-linear superconducting silicon resonators
掺硼硅超导材料是一种很有前途的集成硅量子器件材料。特别是，它的低电子密度和适度的无序使其成为制造在微波频率下具有低损耗的大电感的合适候选物。在这里，我们实验研究共面波导谐振器中图案化的超导硅薄层的电动力学，针对三个关键属性：动态电感，内部损耗，以及这些量的变化与读出功率。我们报告的第一个观察到的杂质半导体的微波谐振与内部品质因数的几千。正如BCS框架中所预期的那样，超导硅在50-500 pH范围内呈现出与强无序超导体相当的大的片状动力学电感，其温度依赖性由Mattis-Barclay理论很好地描述。我们发现，虽然，一个意想不到的强非线性的复杂的表面阻抗，不能解释为非线性引起的depairing或准粒子加热。
2021-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Reducing intrinsic loss in superconducting resonators by surface treatment and deep etching of silicon substrates
我们提出了微波频率NbTiN硅谐振器，系统地实现内部品质因数1 M以上的量子制度。我们使用两种技术来减少与两级系统相关的损失：NbTiN沉积之前的额外的衬底表面处理，以优化金属-衬底界面，以及衬底的深反应离子蚀刻，以使衬底-真空界面远离高电场。谐振器行为的温度和功率依赖性表明，二能级系统仍然对能量耗散有显著贡献，这表明更多的界面优化可以进一步提高性能。
2015-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Signal-to-noise ratio in dual-gated silicon nanoribbon field-effect sensors
最近的研究纳米场效应传感器揭示了至关重要的低频噪声确定的最终检测限。本文研究了硅纳米晶体场效应传感器的1/f型噪声。我们表明，信噪比可以增加近两个数量级，如果纳米晶体管是在一个最佳的栅极电压范围内操作。在这种情况下，来自接触区域的附加噪声贡献被最小化，并且可以达到在一Hz带宽中的0.5%的pH偏移的精度。
2011-01-06 cond-mat.mes-hall
The effect of external electric fields on silicon with superconducting gallium nano-precipitates
受纳米电子电路的潜在变革性应用的启发，将超导元素，以及将这些元素集成在硅材料平台中的优势，我们研究了镓离子注入硅的超导性。在这里，我们测量了40个不同的样品，并探讨了各种制备方法（产生超导和非超导样品），以及产生超导样品的制备方法之一的可重复性。虽然我们发现协议与现有的文献超导效应是可见的，在这个系统中，我们还发现，这种超导性是不受电压施加到顶栅。该材料系统中的超导性对于大至8 MV/cm的外加电场是不可选通的。我们还提出了一些相同的样品，我们报告的电子表征扫描透射电子显微镜成像的结果。与现有文献一致，我们发现Ga沉淀物的存在是必不可少的超导转变在这些样品中的存在。然而，我们也发现在这个系统中的大的不均匀性的证据，我们在这里报告的缺乏门，我们讨论。
2020-06-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Absence of boron aggregates in superconducting silicon confirmed by atom probe tomography
采用原子探针层析成像技术对气体浸没激光掺杂（GILD）技术制备的掺硼硅超导薄膜进行了分析。所得的三维化学组成揭示了硼原子在原子百分比浓度范围内并入晶体硅中，远高于其溶解度极限，而不会在原子尺度上产生簇或沉淀物。硼的空间分布被发现是兼容的扫描隧道光谱进行的状态的局部密度测量。这些结果，结合观察到的非常低的杂质水平和一个尖锐的二维界面之间的掺杂和未掺杂的区域表明，由GILD获得的Si：B材料是一个定义明确的随机替代合金赋予有前途的超导性能。
2012-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Dynamically controlled charge sensing of a few-electron silicon quantum dot
我们报告了一个硅金属氧化物半导体量子点使用单电子晶体管作为动态反馈控制的电荷传感器的电荷传感测量。使用数字控制的反馈，传感器表现出灵敏和强大的检测的量子点的电荷状态，即使在存在的电荷漂移和随机电荷重排。该传感器使得量子点的占据率能够被探测到单电子水平。
2011-07-08 cond-mat.mes-hall
Macroscopic Superconducting Current through a Silicon Surface Reconstruction with Indium Adatoms: Si(111)-(R7$\times$R3)-In
通过直接电子输运测量，在用In吸附原子重构的硅表面（Si（111）-（R7 xR 3）-In）上观察到了宏观的强超电流.超导转变表现为在2.8K以下出现零电阻态。$I-V$的特性表现出尖锐的和滞后的超导和正常状态之间的切换与定义明确的临界和再俘获电流。在1.8 K时，二维（2D）临界电流密度$J_\mathrm{2D,c}$估计高达$1.8 \ \mathrm{A/m}$. $J_\mathrm{2D,c}$的温度依赖性表明表面原子台阶起着强耦合约瑟夫森结的作用。
2011-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dispersive readout of a silicon quantum dot with an accumulation-mode gate sensor
灵敏的电荷检测使得固态系统中的量子位读出成为可能。最近，一种替代完善的电荷检测通过片上静电计已经出现，在原位门检测器和射频色散读出技术的基础上。这种方法有望通过消除对专用于感测的额外设备组件的需求来促进可扩展性。在这里，我们执行基于栅极的色散读出的积累模式硅量子点。我们观察到，积累模式的门检测器的响应显着影响其偏置电压，特别是如果这超过了电子积累的阈值。我们讨论和解释这些结果的色散响应的竞争电容的贡献。
2017-05-23 cond-mat.mes-hall
Ultralow 1/f Noise in a Heterostructure of Superconducting Epitaxial Cobalt-Disilicide Thin Film on Silicon
高精度的电阻噪声测量表明，在150 K和2 K（略高于其超导转变温度$T_c$ 1.54 K）下，外延CoSi $_2$ /Si异质结构在0.008-0.2 Hz的频率范围内表现出异常低的1/f噪声水平。这对应于Hooge常数$γ\leq 3 \times 10^{-6}$的上限，比SiO $_2$覆盖的Si衬底上的单晶铝膜的Hooge常数的上限低约100倍。高分辨率的横截面透射电子显微镜研究的支持下，我们的分析表明，1/f噪声占主导地位的多余的界面Si原子和二聚体重建引起的波动。非键合轨道（即，在外延CoSi $_2$ /Si（100）界面处，过量Si原子上的悬挂键）本质上是罕见的，从而为局部电荷提供有限的俘获-解俘获中心。CoSi $_2$具有优良的正常态性质，在硅基集成电路中应用已有几十年。在这项工作中发现的固有的低噪声特性可以用于开发安静的量子比特和可扩展的超导电路，用于未来的量子计算。
2017-02-18 cond-mat.mes-hall
All silicon Josephson junctions
我们已经实现了厚度和掺杂浓度可调的激光掺杂全硅超导（S）/正常金属（N）双层膜。我们观察到一个强烈的双层临界温度降低时，增加正常的金属厚度，与外延尖锐的激光掺杂分布的高度透明的S/N界面的签名。我们提取的接口电阻拟合与线性Usadel方程，表现出减少一个数量级，从以前的超导体/掺杂硅接口。在这个良好控制的晶体系统中，我们利用低电阻S/N界面来制作具有长程邻近效应的全硅横向SNS约瑟夫森结。它们的直流输运性质，如临界电流和再俘获电流，可以很好地理解在扩散制度。此外，这项工作导致超掺杂超导硅的重要参数，如费米速度，相干长度，或电子-声子耦合常数，基本构思全硅超导电子学的估计。
2016-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Flow-Through Porous Silicon Membranes for Real-Time Label-Free Biosensing
一个流通的传感平台的基础上开放式多孔硅（PSi）微腔膜，是兼容的芯片上的传感器阵列的集成证明。由于PSi纳米孔的高纵横比，封闭式PSi传感器的性能受到渗透挑战和检测大分子（如蛋白质和核酸）时传感器响应缓慢的限制。为了提高分子传输效率并减少传感器响应时间，在流通式传感方案中使用开放式PSi纳米孔膜，允许分析物溶液通过纳米孔。这些PSi膜中的分子结合动力学进行了比较，通过实验和模拟与那些从封闭端PSi膜的可比厚度在一个传统的溢流传感方案。与流过PSi方法相比，当检测高分子量分析物（链霉亲和素）时，流过PSi膜导致传感器响应时间的六倍改善。这项工作证明了在平行微阵列内集成多个流通PSi传感器膜以进行快速和多路复用的无标记生物传感的可能性。
2016-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phase transformation-induced superconducting aluminium-silicon alloy rings
本研究开发了SOI平台上的铝硅合金超导材料，通过铝硅互扩散形成层状纳米线结构，其介观环展现出磁通量子化的低温磁电阻振荡，为量子技术提供了兼具超导与半导体特性的材料平台。
2022-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
