双稳态量子点单元的建模与可制造性评估

我们研究了由四个量子点组成并被两个电子占据的双稳态单元的行为，这些单元处于由GaAs/AlGaAs异质结构顶部耗尽栅极产生的实际限制势中。这种单元是基于量子元胞自动机（QCA）和基态计算概念的逻辑架构的基本构建模块，这些概念已被提出作为传统晶体管逻辑电路的替代方案。我们重点关注了此类单元在制造公差引起的不对称性下的操作鲁棒性。我们开发了一个二维模型，用于计算驱动单元中电子密度对驱动单元极化态的响应。我们的方法基于从分子化学中改编的一次性组态相互作用技术。从我们的模拟结果中，我们得出结论：基于简单“空穴阵列”的QCA逻辑实现是不可行的，因为其对制造公差极其敏感。作为替代方案，我们提出了由多个栅极定义的单元，其中几何不对称性可以通过调整偏置电压来补偿。尽管所提出的单元布局不能立即应用于逻辑门的实现，也不适合大规模集成，但它应能允许对QCA单元链进行实验演示。