低无序、稳定且浅埋的锗量子阱:自旋与混合量子技术的平台

埋沟道半导体异质结构是制造栅控半导体量子器件的典型材料平台。通过将沟道置于近表面位置可获得尖锐的约束势,但附近的表面态会劣化起始材料的电学性质。本文中,我们展示了在仅位于表面下方 22 nm 的极浅应变锗沟道中具有高迁移率 ($5\times 10^{5}$ cm$^2$/Vs) 的二维空穴气。这一高迁移率导致平均自由程 $\approx6 \mu m$,为浅沟道 FET 器件中的空穴设立了新基准。载流子约束于具有降低的本底污染、尖锐界面和高均匀性的未掺杂 Ge/SiGe 异质结构中。无掺杂场效应晶体管的顶栅控制沟道中的载流子密度。高迁移率,连同渗流密度 $1.2\times 10^{11}\text{ cm}^{-2}$、轻有效质量 (0.09 m$_e$) 和高 g 因子(高达 $7$),凸显了未掺杂 Ge/SiGe 作为用于混合量子技术的低无序材料平台的潜力。