基于全硅烷材料门结构的 InSb 纳米片的少模和各向异性量子传输
介观与纳米尺度物理
2025-11-25 v1
摘要
高质量的静电栅极是成功的半导体器件物理学的基本要素，是实现干净量子传输的关键元素。灵感来自当两种二维硅烷材料(VDW)栅极完全由其他 VDW 材料进行栅控时，传输质量得到广泛改善的事实，我们开发了一种将非 VDW 材料栅极化为全 VDW 栅极堆叠的方法，其构成为六晶体硝石介电层和少层石墨栅极电极。我们在 MOVPE 生长的 InSb 纳米片(NR)上演示了这种栅极方法，其中 InSb 纳米片是 InSb 纳米线的一种新型变体，具有压平后的横截面。我们在全 VDW 栅极 NR 器件中观察到可重复且具有低至近零栅极滞后的电导特征。我们还报告了量子电导的观察，其持续到较低的磁场和较长的通道长度，这超出了截至目前报道的典型 InSb 纳米线器件的范围。此外，我们观察到在施加磁场时的电平分裂呈高度各向异性，这我们归因于纳米片的横截面。我们器件的性能符合预期的无序度降低，标志着全 VDW 栅极在非 VDW 材料中实现球形、少模量子传输的首次报告。我们的结果表明全 VDW 栅极是一种可行的高质量栅极化非 VDW 材料以实现量子传输的可行方法，原则上可适用于更广泛的系统。此外，工作展示了全 VDW 栅极/InSb NR 器件为实现干净量子器件提供了具体潜力，这些器件可能与自旋电子学和拓扑超导性研究相关。
引用
@article{arxiv.2501.18041,
title = {Few-Mode and Anisotropic Quantum Transport in InSb Nanoribbons Using an All-van der Waals Material-Based Gate},
author = {Colin J. Riggert and Pim Lueb and Tyler Littmann and Ghada Badawy and Marco Rossi and Paul A. Crowell and Erik P. A. M. Bakkers and Vlad S. Pribiag},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.18041},
year = {2025}
}
备注
25 pages, 4 figures, plus supplementary material