Внедрение примеси в кремний с атомной точностью для создания элементов квантового компьютера
В отделе ведется разработка метода внедрения атомов фосфора в кремний с атомной точностью. Реализация данного метода позволит создавать логические элементы квантового компьютера на основе отдельных атомов примеси с электронным или ядерным спином в кремнии с использованием обменного взаимодействия для двухкубитовых операций. Разрабатываемое в ИОФ РАН решение по расстановке атомов примеси в кремнии отличается от решения, используемого на данный момент в мире. В качестве резиста для СТМ-литографии на поверхности кремния вместо водорода используется монослой хлора, взаимодействие которого с кремнием гораздо сильнее. Благодаря сильному взаимодействию Si-Cl появляется возможность создания вакансии зондом СТМ не только в слое резиста (как в случае использования водорода), но и в верхнем слое кремния. При наличии кремниевой вакансии, фосфин адсорбируется и встраивается точно на место удаленного атома кремния. Для закрытия атома фосфора слоями кремния проводится гомоэпитаксия кремния, при которой атомы сегрегируют на поверхность. Таким образом, имеется принципиальная возможность достижения фундаментального предела точности размещения атомов фосфора на поверхности кремния.
Публикации:
T.V. Pavlova, V.M. Shevlyuga, B.V. Andryushechkin, K.N. Eltsov, Chlorine insertion and manipulation on the Si(100)-2x1-Cl surface in the regime of local supersaturation, Physical Review B, 101, 235410 (2020), DOI: 10.1103/PhysRevB.101.235410 | arXiv.
T.V. Pavlova, V.M. Shevlyuga, B.V. Andryushechkin, G.M. Zhidomirov, K.N. Eltsov, Local removal of silicon layers on Si(100)-2х1 with chlorine-resist STM lithography, Applied Surface Science, 509 (2020) 145235. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.145235 | arXiv
T.V. Pavlova, G.M. Zhidomirov, K.N. Eltsov, First-Principle Study of Phosphine Adsorption on Si(001)-2x1-Cl, Journal of Physical Chemistry C, 122 (2018) 1741-1745.
T.V. Pavlova, E. S. Skorokhodov, G.M. Zhidomirov, K.N. Eltsov, Ab Initio Study of the Early Stage of Si Epitaxy on the Chlorinated Si(100) Surface, Journal of Physical Chemistry C (2019). DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b06128 | arXiv