中國(guó)科技大學(xué)郭光燦院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，近期在半導(dǎo)體門控量子點(diǎn)的研究中取得重要進(jìn)展。該實(shí)驗(yàn)室的郭國(guó)平教授研究組與其合作者深入探索二維層狀過渡金屬硫族化合物應(yīng)用于半導(dǎo)體量子芯片的可能性，實(shí)驗(yàn)上首次在半導(dǎo)體柔性二維材料體系中實(shí)現(xiàn)了全電學(xué)調(diào)控的量子點(diǎn)器件。
經(jīng)過幾十年的發(fā)展，半導(dǎo)體門控量子點(diǎn)作為一種量子晶體管已經(jīng)成為量子芯片的熱門候選體系之一。以石墨烯為代表的二維材料體系因?yàn)槠涮烊坏膯卧訉雍穸取?yōu)異的電學(xué)性能、易于集成等優(yōu)點(diǎn)，成為柔性電子學(xué)、量子電子學(xué)的重點(diǎn)研究對(duì)象。然而自石墨烯被發(fā)現(xiàn)之后的十幾年里，科學(xué)家們經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)嘗試，發(fā)現(xiàn)石墨烯中能帶結(jié)構(gòu)、界面缺陷雜質(zhì)等因素對(duì)量子點(diǎn)器件的性能有很大的影響。直到目前，二維材料中的量子點(diǎn)還無法實(shí)現(xiàn)有效的電學(xué)調(diào)控。
針對(duì)這種情況，郭國(guó)平研究組與日本國(guó)立材料研究所TakashiTaniguchi和KenjiWatanabe研究員以及理化研究所的FrancoNori教授合作，選擇新型二維材料二硫化鉬進(jìn)行深入研究。該材料具有合適的帶隙、較強(qiáng)的自旋軌道耦合強(qiáng)度以及豐富的自旋－能谷相關(guān)的物理現(xiàn)象，因此在量子電子學(xué)，尤其是自旋電子學(xué)和能谷電子學(xué)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
經(jīng)過大量的嘗試，研究組利用微納加工、低溫LED輻照等一系列現(xiàn)代半導(dǎo)體工藝手段，結(jié)合當(dāng)前二維材料體系研究中廣泛采用的氮化硼封裝技術(shù)，有效減少了量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)中的雜質(zhì)、缺陷等，首次在這類材料中實(shí)現(xiàn)了全電學(xué)可控的雙量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)。（經(jīng)濟(jì)參考報(bào)）
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