[发明专利]用离子注入法制造的具有电荷感测的马约拉纳费米子量子计算器件

权利要求书

1.一种量子计算器件，包括：

器件区，其包括位于半导体层上方的超导体层上的部分，并且被隔离区围绕；

感测区，其位于所述器件区内，所述感测区包括所述器件区的不包括超导体层的部分；

反射测量区，其位于所述感测区内，所述反射测量区包括边界区和内部区，所述边界区包括半导体层的注入部分，所述反射测量区通过所述注入部分与所述半导体层电隔离；

隧道结栅极，其包括耦合到所述超导体层并且由第一金属形成的部分；

化学势栅极，其包括耦合到所述器件区的所述感测区外的部分内的所述超导体层的、由电介质和所述第一金属形成的部分；

反射测量导线，其耦合到所述边界区并且包括由第二金属形成的部分，所述反射测量导线被配置为使用电荷感测来测量所述器件的态；以及

纳米柱触点，其包括耦合到所述器件区的所述感测区外的部分内的所述超导体层的由所述第二金属形成的部分，

其中所述器件区包括第一纳米柱区、基本上平行于所述第一纳米柱区的第二纳米柱区以及所述感测区，所述感测区连接所述第一纳米柱区和所述第二纳米柱区，并且其中

所述感测区包括所述反射测量导线、所述隧道结栅极和量子点，所述反射测量导线和所述量子点包括在所述反射测量区内，所述量子点是连接到所述第一纳米柱区和所述第二纳米柱区中的每一个的一端的半导体线，所述反射测量导线通过所述边界区与所述量子点电隔离。

2.根据权利要求1所述的量子计算器件，还包括：

缓冲层，形成在衬底的第一表面上；

第一保护层，形成在所述缓冲层上；以及

所述半导体层形成在所述第一保护层上。

3.根据权利要求2所述的量子计算器件，其中，所述缓冲层包括砷化铟铝。

4.根据权利要求2所述的量子计算器件，其中，所述第一保护层包括砷化铟镓。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的量子计算器件，其中，所述超导体层包括铝。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的量子计算器件，还包括：

第二保护层，其形成在所述半导体层和所述超导体层之间。

7.根据权利要求1至4中的任一项所述的量子计算器件，还包括：

所述隔离区，其包括其中所述超导体层已被去除并且所述半导体层已被注入的区。

8.一种用于制造量子计算器件的计算机实现的方法，所述方法包括：

在超导体层的一部分上形成第一抗蚀剂图案，所述第一抗蚀剂图案限定器件区和所述器件区内的感测区；

使用蚀刻工艺去除所述感测区内的所述超导体层，所述蚀刻暴露不受所述第一抗蚀剂图案保护的所述器件区外的底下半导体层的区；

对所述半导体层的暴露区进行注入，所述注入形成围绕所述器件区的隔离区；

在所述感测区内进行注入以形成围绕反射测量区的第二隔离区，所述反射测量区与所述感测区外的半导体层电隔离；

在所述注入之后，使用蚀刻工艺暴露所述感测区和所述超导体层的所述器件区的邻近所述隔离区的部分；

通过沉积所述感测区内的第一金属层形成耦合到所述超导体层的隧道结栅极；

形成在所述反射测量区内的、耦合到所述第二隔离区并且包括第二金属的反射测量导线，所述反射测量导线被配置为使用电荷感测来测量所述器件的态；以及

使用器件区的感测区外的部分内的第二金属来形成纳米柱触点，

其中所述器件区包括第一纳米柱区、基本上平行于所述第一纳米柱区的第二纳米柱区以及所述感测区，所述感测区连接所述第一纳米柱区和所述第二纳米柱区，并且其中

所述感测区包括所述反射测量导线、所述隧道结栅极和量子点，所述量子点是连接到所述第一纳米柱区和所述第二纳米柱区中的每一个的一端的半导体线，所述反射测量导线与所述量子点电隔离。