[发明专利]自组织锗硅纳米晶基片、栅极电控量子点结构及制备方法

权利要求书

1.一种自组织锗硅纳米晶基片，其由下至上依次生长：非掺杂硅衬底、硅缓冲层、锗层、硅包覆层以及二氧化硅层；

其中，所述自组织锗硅纳米晶基片上利用分子外延生长技术，使所述锗层、所述硅包覆层和所述二氧化硅层的中部均向上凸起，形成自组织硅锗纳米晶结构，包括：

锗层向上凸起形成的纳米晶锗内核层；

硅包覆层向上凸起形成的纳米晶硅盖帽层；以及

二氧化硅层向上凸起形成的纳米晶二氧化硅保护层。

2.一种自组织锗硅纳米晶栅极电控量子点结构，包括：

如权利要求1所述的自组织锗硅纳米晶基片；

电极结构，包括：

源电极层和漏电极层，形成于所述二氧化硅层的上表面，顶端通过所述纳米晶二氧化硅保护层上的氢氟酸刻蚀窗口分别与所述纳米晶硅盖帽层的两侧连接；

绝缘层，形成于所述源电极层和所述漏电极层的上表面，且将所述纳米晶二氧化硅保护层的顶部覆盖；以及

顶栅极层，形成于所述绝缘层的上表面；

其中，所述源电极层、漏电极层、绝缘层和顶栅极层形成电控量子点结构；以及

测量电路，与所述电极结构连接，用于测量和调节空穴在所述电控量子点结构与漏电极层和源电极层之间的输运状态。

3.根据权利要求2所述的自组织锗硅纳米晶栅极电控量子点结构，所述电极结构还包括：设置于所述自组织锗硅纳米晶基片上的N组栅极电极和N组源漏电极，N≥1；

其中，N组所述栅极电极和N组所述源漏电极均设置于所述二氧化硅层上；

N组所述栅极电极与所述顶栅极层电连接；

N组所述源漏电极包括：源电极和漏电极，其分别与所述源电极层和所述漏电极层电连接，每组所述源电极和所述漏电极分别设置在一组所述栅极电极的两侧。

4.根据权利要求3所述的自组织锗硅纳米晶栅极电控量子点结构，所述源漏电极和所述栅极电极均为正方形电极，其通过条带状电极分别与、所述源电极层、所述漏电极层和所述顶栅极层电连接，并分别通过引线将电信号引出。

5.根据权利要求3所述的自组织锗硅纳米晶栅极电控量子点结构，所述电极结构还包括：形成于所述二氧化硅层上的第一标记和第二标记；

其中，所述第一标记设置于栅极电极600的内侧，用于校准和套刻所述栅极电极和所述第二标记；

所述第二标记设置于所述第一标记的内侧，用于定位所述自组织硅锗纳米晶结构的位置，并校准和套刻所述源电极层、所述漏电极层和所述顶栅极层。

6.根据权利要求5所述的自组织锗硅纳米晶栅极电控量子点结构，其中：

N＝4，四组所述栅极电极分别位于正方形四条边的中点；

所述第一标记和所述第二标记均包括：位于正方形四个顶点的四个斜交叉线段，所述栅极电极、所述第一标记和所述第二标记围成的正方形的边长依次减小，且该三个正方形同心套设设置；

其中，所述第一标记的所述斜交叉线段中任意一条线段的宽度为10μm、长度为100μm，所述第二标记的所述斜交叉线段中任意一条线段的宽度为10nm、长度为100nm。

7.根据权利要求5所述的自组织锗硅纳米晶栅极电控量子点结构，其中：

所述栅极电极包括：镀接于所述二氧化硅层上的钛连接层，以及镀接于所述钛连接层上的钯电极层，所述钛连接层的厚度为3nm，所述钯电极层的厚度为25nm；

所述源漏电极、所述第一标记和所述第二标记均包括：镀接于所述二氧化硅层上的钛连接层，以及镀接于所述钛连接层上的金电极层，所述钛连接层的厚度为5nm，所述金电极层的厚度为45nm；

所述源电极层和所述漏电极层为厚度为30nm的钯电极层；

所述绝缘层为厚度为30nm的三氧化二铝；

所述顶栅极层包括：镀接于所述绝缘层上的钛连接层，以及镀接于所述钛连接层上的钯电极层，所述钛连接层的厚度为3nm，所述钯电极层的厚度为25nm。