一种用于调控混合量子器件能带对齐与电子波函数杂化的通用方法
介观与纳米尺度物理
2024-07-25 v2
摘要
随着量子技术的发展，结合超导体（S）与半导体（Sm）的混合器件因可工程化集成两种材料特性而备受关注。然而，迄今尚无实验报道对界面处能带对齐的良好控制，而能带对齐决定了 S-Sm 耦合强度与邻近超导能隙。在此，我们以通用方式制备混合器件，采用氩离子 milling 改性界面同时保持其高质量。首先，milling 后呈现原子级连接的 S-Sm 界面，产生大诱导能隙，以及由多重 Andreev 反射与量子化 above-gap 电导平台所揭示的弹道输运。其次，通过比较输运测量与 Schr"odinger-Poisson（SP）计算，我们证明氩离子 milling 能够改变半导体纳米线中的能带弯曲强度，因为电子倾向于在更长 milling 时间下累积于刻蚀表面。最后，我们在先进器件上进行非局域测量，证明交叉 Andreev 反射（CAR）与弹性共隧穿（ECT）的共存与可调性——二者是实现 Kitaev 链与量子纠缠探测原型装置的关键要素。这种与标准制备工艺兼容且伴随界面受控改性的通用方法，必将推动更复杂混合器件的创制以探索固态系统物理。
引用
@article{arxiv.2307.06567,
title = {Versatile Method of Engineering the Band Alignment and the Electron Wavefunction Hybridization of Hybrid Quantum Devices},
author = {Guoan Li and Xiaofan Shi and Ting Lin and Guang Yang and Marco Rossi and Ghada Badawy and Zhiyuan Zhang and Jiayu Shi and Degui Qian and Fang Lu and Lin Gu and An-Qi Wang and Bingbing Tong and Peiling Li and Zhaozheng Lyu and Guangtong Liu and Fanming Qu and Ziwei Dou and Dong Pan and Jianhua Zhao and Qinghua Zhang and Erik P. A. M. Bakkers and Michał P. Nowak and Paweł Wójcik and Li Lu and Jie Shen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.06567},
year = {2024}
}
备注
41 pages, 16 figures