Operating semiconductor qubits without individual barrier gates
本文提出一种无需独立势垒栅极即可调谐半导体自旋量子比特间交换相互作用的方法，通过改变柱塞栅极电压实现两量子比特操作，简化制造并保持通用量子计算所需控制。
2025-07-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Junction-Intrinsic Dissipation in Hybrid Superconductor-Semiconductor Gatemon Qubits
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
研究发现门控量子比特的退相干时间较短，原因在于结内固有损耗，通过对比不同结构的量子比特，揭示了温度无关的结内损耗主导了退相干时间限制。
2026-03-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Diminished Short Channel Effects in Nanoscale Double-Gate Silicon-On-Insulator Metal-Oxide- Semiconductor Field-Effect-Transistors due to Induced Back-Gate Step Potential
在这封信中，我们讨论了如何在亚100 nm沟道范围内的短沟道行为，可以通过诱导在非对称双栅（DG）绝缘体上硅（SOI）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的背栅阶跃表面电位分布，其中前栅由两种具有不同功函数的材料组成。
2010-08-18 cond-mat.mes-hall
Optimal quantum gates for semiconductor qubits
我们利用最优控制理论来设计受退相干影响的固态量子比特的优化量子门。以栅控半导体量子点分子为例，我们证明了声子耦合引起的退相干可以得到很强的抑制。我们的研究结果表明，在固体中的量子控制策略更广泛的类。
2007-01-15 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable, superconductor-semiconductor parametric amplifier
本研究研制出以JoFET为有源元件的栅极可调超导体-半导体参量放大器，实现了2 GHz的谐振频率调谐范围，且在固定谐振频率下具备20 dB增益、4 MHz瞬时带宽与-125.5 dBm的1 dB压缩点。
2023-05-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gate control of spin dynamics in III-V semiconductor quantum dots
我们发现，即使在没有波函数穿透势垒的情况下，异质结量子点的g因子和自旋翻转时间T_{1}对能带弯曲界面电场也非常敏感。当电场为10^{5} V/cm量级时，g和T_{1}对由Rashba和Dresselhaus自旋轨道相互作用之间的相互作用产生的点半径和磁场表现出高灵敏度。这一结果为量子点自旋量子计算机的设计开辟了新的可能性，其中g因子和T_{1}可以通过外部门操纵自旋轨道耦合来设计。
2003-09-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable gate architecture for densely packed semiconductor spin qubits
我们展示了一个12量子点设备上制造的未掺杂的Si/SiGe异质结构作为一个可扩展的，线性的半导体量子点栅极架构的概念验证。该器件由9个线性阵列的量子点和3个单量子点电荷传感器组成。我们展示了可再现的单个量子点充电和轨道能量，相对于9点阵列的平均值，标准偏差小于20%。单量子点电荷传感器具有8.2 × 10^{-4} e/root（Hz）的电荷灵敏度，并允许研究实时电荷动态。作为该装置的多功能性的演示，我们使用单次读取来测量在磁场B = 1 T下的自旋弛豫时间T1 = 170 ms。通过重新配置器件，我们形成了两个电容耦合的双量子点，并提取了200 microeV的相互充电能量，这表明50 GHz的双量子位门操作速度是可行的。
2016-07-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
A diverse set of two-qubit gates for spin qubits in semiconductor quantum dots
针对半导体量子点自旋量子比特，提出一种基于海森堡相互作用的快速复合双量子比特门方案，扩展了可用门类型并降低器件要求，实验验证与模拟高度吻合，助力NISQ计算。
2024-04-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Effects of gate-induced electric fields on semiconductor Majorana nanowires
我们研究了栅感应电场对超导体-超导体混合纳米线性质的影响，这种混合纳米线是实现拓扑超导性和Majorana零模的一个有前途的平台。使用自洽的薛定谔-泊松方法，描述了半导体和超导体在平等的基础上，我们能够访问强隧穿制度，并确定施加的栅极电压对半导体和超导体之间的耦合的影响。我们讨论了如何修改的物理参数，如诱导的超导能隙和Landé g因子的半导体中的状态密度的重新分布后，施加外部栅极电压的接口。最后，我们绘制了InAs/Al纳米线的拓扑相图作为磁场和栅极电压的函数。
2018-08-13 cond-mat.mes-hall
Universal quantum computation on a semiconductor quantum wire network
在二维拓扑超导介质中利用马约拉纳费米子进行普适量子计算是一个悬而未决的问题。这是因为可以通过编织马约拉纳费米子生成的量子门集合不包括\emph{any}双量子位门以及单量子位$π/8$相位门。原则上，利用马约拉纳费米子电流的量子干涉，可以创造出这些至关重要的额外门。然而，目前还不清楚，如果运动的各种序参量缺陷（涡，畴壁，\emph{etc.}），其中马约拉纳费米子绑定在TS介质，可以量子相干。我们表明，这些障碍可以克服使用半导体量子线网络附近的$s$波超导体，通过构建拓扑保护的双量子比特门和任何任意的单量子比特相位门在拓扑不受保护的方式，可以使用魔态蒸馏的错误校正。因此，我们的策略，使用一个明智的组合拓扑保护和不受保护的门操作，实现UQC的量子线网络上的一个显着高的错误阈值的$0.14$相比，$10^{-3}$到$10^{-4}$在普通的无保护量子计算。
2010-11-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Robust shaped pulses for arrays of superconducting or semiconductor spin qubits with fixed Ising coupling
针对固态量子比特阵列扩展中耦合控制布线复杂的问题，提出基于固定Ising耦合量子比特阵列的鲁棒通用门方案，可适配现有超导与半导体自旋量子比特阵列结构。
2023-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Breakdown electron-hole symmetry in graphene structure with a semiconductor gate
结构“石墨烯-绝缘衬底-半导体栅极”中的电子-空穴对称性由于在正偏压或负偏压下半导体栅极中的电势的不对称下降而被破坏。计算了SiO_2衬底置于低（中）掺杂p-Si上时，掺杂浓度和电导率与栅压的关系。对于高kappa衬底（AlN、Al_2O_3、HfO_2和ZrO_2）的情况，分析了光学电导率的类似依赖性。我们的结果与实验数据的比较表明，这两种情况下，一个很好的协议。
2013-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crosstalk error correction through dynamical decoupling of single-qubit gates in capacitively coupled singlet-triplet semiconductor spin qubits
除了磁场和电荷噪声对自旋量子比特操作产生不利影响外，在多个耦合的单重态-三重态量子比特之一上执行单量子比特门提出了一个新的挑战-串扰，这在任何多量子比特量子计算架构中都是不可避免的（并且必须最小化）。我们开发了一组动态校正的脉冲序列，其被设计为消除两种类型的噪声的影响（即，场和电荷）以及对前导阶的串扰，并为所有24个单量子位Clifford门的这些校正序列提供参数。然后，我们提供了一个估计的误差作为噪声和电容耦合的函数，比较我们的校正门的保真度，其未校正的版本。在当前工作中提出的动态纠错协议对于下一代单重态-三重态量子比特设备是重要的，在下一代单重态-三重态量子比特设备中，许多量子比特之间的耦合将变得相关。
2018-01-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Layered semiconductor devices with water top-gates: High on-off ratio field-effect transistors and aqueous sensors
层状半导体显示出作为场效应晶体管（FET）的沟道材料的前景。通常，这样的器件包括实心背栅或顶栅漏极。在这里，我们探讨去离子（DI）水作为解决方案的顶栅场效应开关的层状半导体，包括SnS 2，MoS 2，和黑磷。DI水门易于制造，可以承受快速的偏置变化，并且其与分层材料的有效耦合提供了高的开-关电流比、接近理想的亚阈值摆幅以及增强的短沟道行为，即使对于具有厚的块状沟道的FET也是如此。通过高k溶液栅极的筛选消除了由于表面和界面陷阱状态引起的滞后，并大大增强了场效应迁移率。水电解的开始在大的负栅极偏置下设定了去离子水栅极的极限。在这个制度的测量显示水的传感，在这里证明了在水溶液中的葡萄糖的安培检测的承诺。层状半导体的去离子水门可以用于新型材料和器件的研究，随着进一步的发展，它可能在微电子和传感领域得到广泛的应用。
2017-05-31 cond-mat.mes-hall
A complete architecture of integrated photonic circuits based on AND and NOT logic gates of exciton-polaritons in semiconductor microcavities
在这封信中，我们介绍了一个完整的光子逻辑门结构，利用半导体微腔中激子极化激元的非线性和自旋电子学特性。这种混合光物质设计是高度紧凑的，并提供了预期的光子电路的优点，包括：没有距离相关的损失或信号梯度;电气隔离和抗电磁干扰;减少错误检查开销;和直接耦合到外部光，用于光纤通信。
2013-05-02 cond-mat.mes-hall
Generation of spin current and polarization under dynamic gate control of spin-orbit interaction in low-dimensional semiconductor systems
基于Keldysh形式，导出了半导体量子阱中含时Rashba自旋轨道相互作用下的自旋极化流和自旋积累的Boltzmann动力学方程和漂移扩散方程.与时间相关的Rashba相互作用由适当形状的与时间相关的电子门提供。几个例子自旋操纵门已被认为是。研究了获得稳态自旋密度和感应整流直流自旋电流的机制和条件。
2005-03-22 cond-mat.mes-hall
Realization of arbitrary single-qubit gates through control of spin-orbit couplings in semiconductor nanowires
我们提出了一个理论方案，通过两个简单的设备单元实现任意单量子比特门：一维半导体线与Dresselhaus自旋轨道耦合（SOC）和Rashba SOC，分别。当穿过半导体导线时，由电子自旋编码的量子比特信息可以由SOC精确地操纵。Dresselhaus线和Rashba线中不同的操纵行为使我们能够制作不同的量子逻辑门。此外，通过串联Dresselhaus和Rashba单元，我们得到了一组通用的单量子比特门：Hadamard，相位和$π/8$门，推断可以实现任意单量子比特门。由于在两个器件单元中满足总的传输，所以我们得到的所有逻辑门都是无损的。此外，在本研究中提出了一种弹道自旋电子开关。
2006-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Fast control of semiconductor qubits beyond the rotating-wave approximation
我们提出了一个理论研究的单量子比特操作的振荡场在各种半导体平台上。我们明确地展示了如何通过超越普遍使用的旋转波近似（RWA）制度，同时仅使用两个正弦脉冲来执行更快的门操作。不需要复杂的脉冲整形或最佳控制序列。我们首先表明，具体公布的实验有多少误差是目前所产生的实施脉冲设计使用标准RWA。然后，我们表明，即使是适度的增加门速度将导致问题，在使用RWA的单重态-三重态（ST）和共振交换（RX）量子位的门设计。我们讨论在何种程度上保持较高的订单分析微扰理论将解决这个问题。更引人注目的是，我们给出了一个新的处方门控强耦合远远超出RWA制度。我们对两个连续脉冲的相位和持续时间进行了数值计算，以实现耦合强度高达量子比特分裂数倍的关键Hadamard和$\fracπ{8}$门。在这种明显的非RWA状态下工作，门操作速度提高了两到三个数量级。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theory of semiconductor quantum-wire based single- and two-qubit gates
提出了一种基于GaAs/AlGaAs的双量子比特量子器件，通过测量稳态电流-电压特性，可以控制纠缠的产生并直接检测纠缠.我们发展了一种开放系统的两粒子格林函数方法，并对三维相互作用纠缠系统的性质进行了非微扰计算。我们提出了具体的设备设计和详细的，电荷自洽的预测。其中一个量子位是一个全电马赫-曾德尔干涉仪，它由两个带有耦合窗口的静电定义的量子线组成，而第二个量子位是一个静电定义的双量子点，位于量子线下方的第二个二维电子气中。我们发现通过调节两个量子点之间的隧穿耦合可以从外部控制器件的纠缠度。
2007-10-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin rotations induced by electron running on closed trajectories in gated semiconductor nanodevices
提出了一种实现单电子自旋变换的量子门的设计。自旋旋转是由电子绕着门控半导体器件中的闭环运动来执行的。我们演示了非，相位翻转和阿达玛量子门，即最常用的单量子比特门的算法的操作。该器件利用了电子波包与电极上电子气相互作用的自聚焦效应和Rashba自旋轨道耦合效应。由于自聚焦效应，电子以紧凑的波包运动。自旋-轨道耦合将电子的空间运动转化为自旋的旋转。该器件不需要微波辐射，并使用低恒定电压工作。因此，它适用于较大寄存器中的选择性单自旋旋转。
2008-07-11 cond-mat.mes-hall
Large-scale on-chip integration of gate-voltage addressable hybrid superconductor-semiconductor quantum wells field effect nano-switch arrays
本文提出并实验验证了一种大规模可扩展的栅极电压可寻址混合超导体-半导体场效应纳米开关阵列芯片，实现了144个Nb-In0.75Ga0.25As量子线结的片上集成与独立控制，为容错量子技术中的低温纳米电子电路发展提供了关键基础。
2023-07-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phase flip code with semiconductor spin qubits
逻辑量子比特的容错操作是实现通用量子计算机的重要要求。基于量子点的自旋量子比特具有很大的潜力，因为它们与标准半导体制造兼容。在这里，我们表明，一个量子纠错码可以实现使用四量子位阵列锗。我们展示了一个共振SWAP门，并通过结合控制Z和控制$\text{S}^{-1}$门，我们构建了一个Toffoli样的三量子比特门。我们执行一个双量子位相位翻转码，发现我们可以通过向辅助量子位施加重新聚焦脉冲来保持数据量子位的状态。此外，我们在三个量子比特上实现了相位翻转码，利用Toffoli类门进行最终校正步骤。量子比特的质量和数量都需要显著的改进才能实现容错。然而，实现量子纠错码的能力使得量子硬件和软件的协同设计开发成为可能，其中针对自旋量子比特的特性定制的代码以及制造和操作的进步现在可以一起将半导体量子技术扩展到通用量子计算机。
2022-02-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Computer-automated tuning procedures for semiconductor quantum dot arrays
与任何量子计算平台一样，半导体量子点设备需要复杂的硬件和操作控制。随着量子点器件复杂性的增加，需要自动控制软件和图像识别技术的进步，以快速评估电荷稳定性图。我们使用Python开发的图像分析工具箱来自动校准虚拟门，这是一个以前需要大量用户干预的过程。此外，我们表明，简单的反馈协议可以用来同时调谐在一个三重量子点在计算机自动化的方式多个隧道耦合。最后，我们采用了一个“隧道耦合杠杆臂”的使用模型的interdot势垒门的响应，并讨论它如何可以被用来更迅速地调整interdot隧道耦合的GHz值，是兼容的交换门。
2019-07-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Computer-automated tuning of semiconductor double quantum dots into the single-electron regime
我们报道了GaAs异质结构中栅定义半导体双量子点的计算机自动调谐。我们通过在四个量子点的线性阵列内创建三个双量子点来对算法进行基准测试。该算法为所有栅极设置正确的栅极电压，以将双量子点调谐到单电子状态。该算法只需要（1）门设计的先验知识和（2）由所有量子点共享的单个门$T$的夹断值。这项工作大大简化了用户调谐多个量子点设备所需的工作。
2016-03-07 cond-mat.mes-hall
Gate-Sensing Charge Pockets in the Semiconductor Qubit Environment
我们报告了使用色散栅极传感（DGS）作为探测异质结为基础的量子位器件的电荷环境的一种手段。DGS技术检测与单电子隧道事件相关的量子电容中的小位移，被证明对可能在定义量子位及其读出传感器的表面栅极下方和周围的潜在景观中的电荷袋敏感。配置一个量子点接触（QPC）作为一个本地化的发射极，我们展示了这些电荷袋是如何激活的电子隧穿通过势垒的弛豫。电荷袋的存在会在栅极偏置中产生不受控制的偏移，并且它们通过片上隧道电流的热激活表明了导致半导体量子比特中的退相干的电荷噪声的进一步来源。
2017-06-29 cond-mat.mes-hall
Limitations of the $g$-tensor formalism of semiconductor spin qubits
ELTE Eötvös Loránd University（厄特沃什·罗兰大学）；Institute of Physics, Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学物理研究所）；HUN-REN-BME-BCE Quantum Technology Research Group（匈牙利研究网络-布达佩斯技术与经济大学-布达佩斯经济与商业学院量子技术研究组）
研究发现，当使用两个驱动门进行单色驱动或一个驱动门进行双色驱动时，g-张量形式能有效描述动力学，但当使用两个不同驱动门进行双色驱动时，g-张量形式失效，需引入额外参数。
2025-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gating monolayer and bilayer graphene with a two-dimensional semiconductor
本文研究用MoS2、MoSe2、WS2和WSe2等二维半导体作为石墨烯器件的栅极，验证其在低温下的有效性，并揭示单栅和双栅结构中的电压钳位、迟滞及缺陷态电荷俘获等限制。
2025-04-11 cond-mat.mes-hall
Significance of an external magnetic field on two-phonon processes in gated lateral semiconductor quantum dots
本文概述了栅控横向半导体量子点（QD）上双声子过程的理论和数值计算。在外加磁场的作用下，利用两个横向耦合的量子点构成的异质结构，研究了电子在两个声子作用下的散射速率。形式主义是基于声学声子模式通过未屏蔽的变形势和压电相互作用时，晶格缺乏一个中心的反演对称。用二阶微扰理论计算了速率。散射率与外加磁场、晶格温度和量子点间距密切相关。
2014-05-28 cond-mat.mes-hall
Quantum Coherence in a One-Electron Semiconductor Charge Qubit
研究了由GaAs双量子点构成的半导体电荷量子比特中的量子相干性，在耗尽栅上施加电压脉冲驱动量子比特旋转，并利用量子点接触电荷探测器实现了非侵入状态读出.我们在电荷简并点测量到~7 ns的最大相干时间，其中量子比特能级分裂对栅极电压波动是一阶不敏感的。我们比较测量的相干时间作为一个函数的失谐与预测从1/f噪声模型。
2011-05-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hybrid Exchange Measurement-Based Qubit Operations in Semiconductor Double Quantum Dot Qubits
基于测量的量子计算（MBQC）以物理量子比特的多项式增加为代价，承诺与量子纠错码的自然兼容性。MBQC提案主要集中在光子系统上，其中2量子比特门是困难的。另一方面，量子点中的半导体自旋量子比特通过交换相互作用提供快速的2量子比特门。在基于交换的量子计算中，与其他固态量子比特一样，泄漏到更高的状态是一个必须减轻的严重问题。在这里，提出了两种混合测量交换方案，其量化了MBQC对基于量子点的量子计算的益处。在单重态-三重态基础上测量双量子点编码的量子比特，以及量子比特间和量子比特内交换相互作用，用于执行一个和两个量子比特操作。这两种方案都抑制了单个量子位自旋态泄漏误差，提供了快速的门时间，并且只需要可控的交换耦合，直到已知的相位和泡利校正。
2023-01-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ballistic reflection at a side-gate in a superconductor-semiconductor-superconductor structure
我们已经制作了一个亚微米尺寸的结构组成的InAs基的2DEG，两个窄的Nb引线和一个栅极，其中的非相反的超导接触之间的间接弹道输运可以通过施加到栅极的电压来控制。这种新型的可调结可用于应用，并允许与传输机制相关的几个基本问题进行研究。在这方面进行的实验的第一结果。
2000-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin Orbit Mediated Manipulation of Heavy Hole Spin Qubit in Gated Semiconductor Nanodevices
提出了一种新的自旋电子学纳米器件，它能够以相干的方式操纵单个重空穴自旋态。它可以充当单个量子逻辑门。重空穴自旋转换是通过在纳米器件顶部沉积的金属栅极所限定的闭环周围传输空穴来实现的。该设备利用Dresselhaus自旋轨道相互作用，将空穴的空间运动转化为自旋的旋转。所提出的量子门在亚纳秒时间尺度上操作，并且仅需要施加弱静态电压，这允许单独寻址重空穴自旋量子比特。我们的研究结果得到了四带Luttinger-Kohn模型的量子力学含时计算的支持。
2012-02-08 cond-mat.mes-hall
A Semiconductor Nanowire-Based Superconducting Qubit
我们介绍了一种基于半导体纳米线和外延生长的超导层的混合量子比特。类transmon器件（“gatemon”）的约瑟夫森能量由耗尽半导体弱连接区中的载流子的静电栅极控制。在这些第一代器件中，证明了与片上微波腔的强耦合和通过栅极电压脉冲的相干量子比特控制，产生了相当长的弛豫时间（0.8 μs）和失相时间（1 μs），超过栅极操作时间两个数量级。因为量子位控制依赖于电压而不是通量，所以电阻控制线中的耗散减少，屏蔽减少串扰，并且通量控制的缺乏允许在磁场中操作，这与拓扑量子信息相关。
2015-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Anisotropic effects and phonon induced spin relaxation in gate-controlled semiconductor quantum dots
本文详细分析了各向异性对III-V族半导体量子点中声子诱导自旋弛豫速率的影响。我们发现，由于在各向同性和各向异性量子点的相反的电子自旋态的第一和第二激发态之间的水平交叉的意外简并可以操纵与应用程序的外部施加的栅极电位。特别地，除了III-V族半导体QD中的较低QD半径之外，各向异性栅极电势增强了声子介导的自旋翻转速率并将尖状结构降低到较低的磁场。在InAs量子点中，只有Rashba自旋轨道耦合对声子诱导的自旋弛豫速率有贡献。然而，对于GaAs量子点，Rashba自旋-轨道耦合的贡献附近的偶然简并点和Dresselhaus自旋-轨道耦合的贡献低于和高于偶然简并点在量子点的声子诱导的自旋弛豫率的操纵。
2012-01-26 cond-mat.mes-hall
Semiconductor-based electron flying qubits: Review on recent progress accelerated by numerical modelling
电荷操纵在基于电子束的纳米器件中的进展为实现单电子飞行量子比特开辟了一条新的途径，在本文中，我们介绍了这些电子飞行量子比特的概念，讨论了它们最有前途的实现方式，并展示了数值模拟如何适用于加速实验开发周期。为了应对学术界和量子企业目前面临的飞行量子比特的技术挑战，我们强调跨学科合作对推动新兴量子产业向前发展的重要性。综述包括两个主要部分：电子飞行量子位的途径：我们解决了三条路线的单电子输运在GaAs基器件的表面声波，热电子发射从量子点泵和Levitons。对于每种方法，我们讨论了最新的实验结果，并指出如何数值模拟促进工程的电子飞行量子位。量子器件的数值模拟：我们回顾了制造飞行量子位所需的全部数值模拟。选择适当的模型，基本的量子力学模拟的例子进行了详细说明。我们讨论的应用程序的开源（KWANT）和商业（nextnano）平台的飞行量子位建模。讨论指出了软件工具对于设计专为高效操作而设计的量子设备的重要意义。
2022-07-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gate-modulated reflectance spectroscopy for detecting excitonic species in two-dimensional semiconductors
National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；Nagoya University（名古屋大学）
本文提出了一种门控反射光谱技术，用于研究二维过渡金属二硫化物中的激子态，展示了该方法在低温到室温范围内检测激子激发态的高灵敏度。
2023-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the imaging of electron transport in semiconductor quantum structures by scanning-gate microscopy: successes and limitations
本文简要介绍了扫描栅显微术在半导体掩埋量子结构电子输运成像中的应用。在介绍了该技术及其一些实际问题后，我们总结了在文献中发现的成功成就，包括我们自己的研究。后者的重点是在低磁场Aharonov-Bohm制度和高场量子霍尔制度的GaAs基量子环的成像。根据我们自己的经验，我们然后详细讨论了一些扫描门显微镜的局限性。这些包括可能的尖端感应伪影、施加到扫描尖端的大偏压的影响以及电导图上不需要的电荷陷阱的后果。我们强调在解释这些扫描门图像时必须特别小心。
2011-04-11 cond-mat.mes-hall
Split-gate point-contact for channelizing electron transport on MoS2/h-BN hybrid structures
二维半导体异质结构上静电定义的纳米级器件是各种量子电路的构建块。由于其原子级平坦的界面和固有的二维性质，范德瓦尔斯异质结构具有大规模均匀性，灵活性和便携性优于传统的体半导体异质结构。在这封信中，我们展示了一个分裂栅定义的点接触器件上的MoS 2/h-BN异质结构的操作，实现静电门控量子线路上的范德华半导体的第一步。我们的器件显示出通道化电子流的签名和完全关闭的运输类似于传统的点接触体半导体异质结构上定义的。我们探讨了背栅电压和漏源电压对夹断特性的影响，并在4K ~ 300 K的温度范围内通过改变背栅电压来调节夹断特性。
2016-11-22 cond-mat.mes-hall
Rectification in mesoscopic AC-gated semiconductor devices
我们测量的整流直流电流时产生的3端半导体器件与栅极相关的电导与交流栅极电压驱动。当直流源极-漏极偏置电压、直流栅极电压和交流栅极电压的幅度变化时，整流电流表现出令人惊讶的复杂行为。我们得到很好的协议，我们的数据和模型的基础上简单的假设，在很宽的频率范围内的杂散阻抗的样品芯片。这种方法适用于许多类型的实验，其中涉及交流门控的非线性器件，并在一个不可取的整流贡献的测量信号存在。最后，我们评估了小整流电流流动的可调势垒电子泵夹断制度。对于100 pA的泵浦电流，这些电流至多是泵浦电流的$10^{-12}$。这一结果是令人鼓舞的可调屏障泵的发展，作为当前的标准。
2018-09-27 cond-mat.mes-hall
The role of the Fermi level pinning in gate tunable graphene-semiconductor junctions
依赖于常规结构的基于石墨烯的晶体管由于石墨烯中不存在能隙而不能适当地切换。为了克服该限制，提出了一种阻障器器件，其操作基于借助于顶栅对石墨烯-半导体（GS）肖特基势垒的调制，并且展示了高达$10^5$的开-关电流比。如此大的数量可能是由于实现了几乎没有界面捕获电荷的超清洁界面。然而，它确实是技术相关的，知道界面捕获的电荷可能对势垒电阻器的电性能的影响。我们已经开发了一个基于物理的模型的栅极可调GS异质结构中的非理想，如费米能级钉扎（FLP）和“偏压依赖的势垒降低效应”已被考虑。利用该模型，我们已经取得了全面的研究的barrister的预期数字性能。
2016-09-05 cond-mat.mes-hall
Double quantum dot with tunable coupling in an enhancement-mode silicon metal-oxide semiconductor device with lateral geometry
我们提出了一个可调的硅金属氧化物半导体双量子点器件的横向几何形状的输运测量。实验提取的栅极到点电容表明，该设备在很大程度上是对称的栅极电压下施加。有趣的是，这些栅极电压本身并不对称。与数值模拟的比较表明，所施加的栅极电压用于抵消物理器件中的固有不对称性。我们还展示了从一个大的单点到两个隔离良好的耦合点的过渡，其中该设备的中心栅极用于可控地调谐点间耦合。
2010-10-29 cond-mat.mes-hall
Improving the gate fidelity of capacitively coupled spin qubits
电容耦合的半导体自旋量子位有望成为可扩展的量子计算架构的构建块，其中远程量子位之间具有长距离耦合。然而，迄今为止，在实验中实现的两量子位门的性能受到来自电荷噪声和与核自旋的超精细相互作用的退相干的严重限制，并且目前对于任何可想象的多量子位门操作都是不可接受的低。在这里，我们提出了控制协议，实现两个量子比特纠缠门，同时大大抑制由于这两种类型的噪声的错误。这些协议是通过对实验室中已经使用的控制序列进行简单修改而获得的，因此应该很容易立即进行实验实现。与现有的鲁棒单量子位门控制协议一起，我们的结果构成了在半导体平台中使用自旋量子位进行可扩展量子计算的重要一步。
2015-05-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing the Nanoscale Excitonic Landscape and Quantum Confinement of Excitons in Gated Monolayer Semiconductors
本研究利用阴极发光光谱探测静电栅控单层 $WS_2$，分辨栅控与非栅控区域间的同质结，并发现电子束与栅场共同诱导的非传统掺杂所形成的激子限制通道。
2025-08-30 cond-mat.mes-hall
A gate defined quantum dot on the two-dimensional transition metal dichalcogenide semiconductor WSe2
二维层状材料，如过渡金属二硫属化物（TMDC），由于其独特的电子性质，是未来电子学中很有前途的材料。在带隙存在的情况下，可以在TMDC上实现原子薄的栅极限定的量子点（QD）。在这里，标准的半导体制造技术被用来证明WSe 2上的量子限制结构，其具有由电场限定的隧道势垒，从而消除了由蚀刻步骤引起的边缘状态，其通常出现在无间隙石墨烯QD中。观察到超过40个连续的库仑金刚石，其充电能量约为2 meV，显示了QD的形成，这与模拟一致。QD的大小可以通过改变施加到顶栅的电压来调整超过2倍。这些结果为TMDCs上量子纳米器件的进一步研究提供了参考。
2015-10-13 cond-mat.mes-hall
Ionic Gate Spectroscopy of 2D Semiconductors
半导体中带边的相对能量的可靠和精确的测量需要确定带隙和带偏移，以及建立器件和异质结构的能带图。这些测量在二维材料领域特别重要，其中许多新的半导体系统通过大块晶体的剥离而变得可用。然而，对于二维半导体，通常采用的技术遭受的困难，无论是在这些系统的物理，或技术性质。例如，非常大的激子结合能阻止从光致发光的简单光谱分析确定带隙，并且原子级薄晶体的有限横向尺寸使得使用常规扫描隧道光谱法变得繁琐。离子门光谱学是一种新开发的技术，其利用离子门场效应晶体管以直接从输运测量（即，根据晶体管电特性）。该技术依赖于离子门控器件的极大几何电容，在合适的条件下，使栅极电压的变化与化学势的变化直接相关。在这里，我们提出了一个离子门光谱的概述，并说明其相关性与应用程序不同的二维半导体过渡金属dichalcogenides和范德华异质结构。
2021-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-Tunable Transmon Using Selective-Area-Grown Superconductor-Semiconductor Hybrid Structures on Silicon
我们提出了一种栅极电压可调的transmon量子位（gatemon）的基础上选择性地生长在高电阻率的硅衬底上使用III-V缓冲层的平面InAs纳米线。我们表明，低损耗超导谐振器的内部质量$2\times 10^5$可以很容易地实现使用这些衬底后，去除缓冲层。我们演示了具有弛豫时间$T_{1}\approx 700\,\mathrm{ns}$和失相时间$T_2^{\ast}\approx 20\,\mathrm{ns}$和$T_{\mathrm{2,echo}} \approx 1.3\,\mathrm{μs}$的门控器件的相干控制和读出。此外，我们从量子比特非谐性的分析中推断出$0.4 - 0.9$的高结透明性。
2022-02-22 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable and high responsivity graphene phototransistors on undoped semiconductor substrates
由于其高载流子迁移率、宽带光吸收和超快载流子动力学，石墨烯是用于开发高性能光电探测器的有前途的材料。石墨烯基光电探测器已被证明使用单层石墨烯与金属或半导体一起工作。大多数石墨烯器件在掺杂的Si衬底上制造，其中SiO2电介质用于背栅。在这里，我们展示了在未掺杂的半导体（SiC）衬底上制造的石墨烯场效应光电晶体管的光电探测。光电探测机制依赖于石墨烯导电性对电场的局部变化的高灵敏度，该电场的局部变化可以由背栅半导体衬底中产生的光激发的载流子引起。我们还建立了器件的模型，并利用有限元方法模拟了它的操作，以验证场致光响应机制的存在，并研究其特性。我们的石墨烯光电晶体管具有高达~ 7.4 A/W的室温光响应度，高于大多数实际应用中所需的光响应度（1 A/W）。光功率依赖的光电流和光响应度可以通过源漏偏置电压和背栅电压来调节。基于这种简单和通用架构的石墨烯光电晶体管可以通过在各种未掺杂的衬底上沉积石墨烯来制造，并且对于寻求光电检测或辐射检测的许多应用是有吸引力的。
2015-02-24 cond-mat.mes-hall
Modelling excitonic Mott transitions in two-dimensional semiconductors
我们分析了影响二维半导体光学性质的多粒子关联。这些关联通过特定的光学共振，如激子，trions等，从一般的电子-空穴哈密顿量和采用微观海森堡运动方程的微分方程可以得到无限的层次。为了解耦的系统，我们解决的集群扩展技术，它提供了一个经常性的程序，一致的会计多粒子相关贡献到带间极化动力学。特别是，部分考虑到三粒子的相关性修改的吸收光谱的行为与激子的出现一个trion样峰。与许多其他方法相比，所提出的一个允许我们模拟的光学响应的2D半导体的制度时，费米能量的顺序的激子和trion结合能，从而使我们能够严格建模的激子莫特过渡的发病，该制度最近正在研究各种2D半导体，如过渡金属dichalcogenides。
2021-03-12 cond-mat.mes-hall
Scanning-gate microscopy of semiconductor nanostructures: an overview
本文介绍了扫描门显微镜应用于电子输运通过掩埋半导体纳米结构的成像的概述。在简要描述了该技术及其可能的工件后，我们总结了文献中发现的一些最具指导意义的成就，并对我们自己的研究进行了更新。它集中在低磁场Aharonov-Bohm制度和高场量子霍尔制度的GaAs基量子环的成像。在所有给出的例子中，我们强调如何本地探针的方法是能够摆脱新的，或互补的，光传输现象，通常是通过宏观电导测量研究。
2010-10-19 cond-mat.mes-hall
Finger-gate manipulated quantum transport in a semiconductor narrow constriction with spin-orbit interactions and Zeeman effect
研究了由窄带隙半导体材料制成的具有自旋轨道耦合的窄收缩结构中的量子输运。我们考虑了Rashba-Dresselhaus（RD）自旋轨道相互作用（SOI）和沿输运方向的面内磁场诱导的塞曼效应。RD-SOI和塞曼效应的相互作用可能会导致SOI塞曼带隙，并影响输运特性。我们证明了吸引散射势可以诱导类电子准束缚态特征，并在电导中表现出RD-SOI-Zeeman诱导的Fano线型。此外，排斥散射势可以在下自旋支的子带顶部诱导类空穴准束缚态特征。
2012-09-26 cond-mat.mes-hall
Field-effect and frequency dependent transport in semiconductor-enriched single-wall carbon nanotube network device
本文研究了由一个富含氧化物的单壁碳纳米管网络组成的场效应器件的电学和光学响应。场效应在一个器件中得到了证明，该器件使用简单的制造技术以及小离子作为栅极电解质-这是由于管的半导体增强而实现的。器件的光学透明度和电阻随栅极电压调制。时间响应研究的调制的光学透明度和电阻时，施加的栅极电压表明，在网络中的电荷传输。此外，在网络中的交流响应作为频率和温度的函数进行了研究，直到5 K。确定了起振频率与温度之间的经验关系。
2010-09-23 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable subband degeneracy in semiconductor nanowires
本文报道了在近对称截面PbTe纳米线中通过双栅极电场调控亚带简并及其解除，并结合数值模拟揭示了器件参数对输运平台的影响。
2024-04-03 cond-mat.mes-hall
Reconstructing the potential configuration in a high-mobility semiconductor heterostructure with scanning gate microscopy
针对高迁移率半导体异质结中弱无序势影响纳米器件性能的问题，提出利用扫描栅极显微镜图像结合机器学习方法重建样品电势，并通过精度估算验证了结果有效性。
2023-11-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Direct measurement of terahertz conductivity in a gated monolayer semiconductor
本文提出一种在太赫兹频段直接测量栅控二维半导体复电导率的技术，并在hBN封装的WSe2单层中观测到类Drude响应，为研究可调范德华异质结构提供了新方法。
2025-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
