Cobalt磁性控制栅的集成：用于半导体量子点电气与磁性操控

电子自旋量子计算处理器的架构不断发展，导致对设计和集成铁磁体以产生 stray 磁场用于电子偶极自旋共振（EDSR）的兴趣日益增长。然而，纳米磁体的集成却带来严格的布局和加工约束，挑战了不同栅极层的排列以及相邻量子比特频率的控制。本文报道了成功将纳米尺寸的钴控制栅集成到多栅极 FD-SOI 纳米线中，实现了纳米级点到磁体的间距，同时利用栅极堆栈的电气和铁磁特性在纳米尺度下工作。对多栅极纳米线的电气表征显示，所有铁磁栅极从室温到10 mK都具备完整的场效应功能，证明在铁磁体作为障壁栅极运行时可实现量子点形成。对FD-SOI中钴的前端集成（FEOL）兼容性通过能色散X射线光谱和高/低频电容表征得以考察，确认了界面质量和材料扩散的控制。通过振动样品磁力学和电子全息测量提供了薄膜和加工控制栅极磁性特性的洞见。微磁动力学模拟预期，这一结构满足EDSR驱动的要求，可产生超过1 T的均匀磁场，其中沿Co栅极硬磁轴的磁化将呈现均匀分布。本研究所展示的FDSOI架构为替代在后端集成（BEOL）和中端集成（MOL）过程中沉积的微型磁体提供了可扩展的替代方案，同时为FEOL兼容的Co纳米结构在自旋量子比特设备中的集成提供了技术见解。