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“Una característica clave es que todo el dispositivo está hecho de silicio cristalino, la fuente y los cables de drenaje y la compuerta son de silicio dopado con fósforo. No hay interfaces entre metales de puerta y óxidos. Creemos que esto conducirá a dispositivos más estables, especialmente a medida que avanzamos a la escala atómica, donde la presencia de trampas en estas interfaces puede alterar el comportamiento del dispositivo ", dijo a EW la directora de investigación, la profesora Michelle Simmons.

Simmons es director del Centro de Tecnología Informática Cuántica de la Universidad de Nueva Gales del Sur. El objetivo principal de su equipo es crear una computadora cuántica en silicio.

Para definir con precisión el punto cuántico de 4 nm, el equipo lo dibujó con un microscopio de túnel de exploración (STM) en un sustrato de silicio.

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"Usamos un STM para reemplazar siete átomos de silicio con átomos de fósforo para dopaje", dijo. “Lo logramos al hacer una máscara monocapa de hidrógeno en una superficie de silicio cristalino. Luego utilizamos la punta metálica fina del STM para eliminar los átomos de hidrógeno para exponer la superficie reactiva del silicio ”.

El gas fosfina se usó para unir átomos de fósforo donde se ha eliminado el hidrógeno, y el calentamiento posterior los impulsó a reemplazar los átomos de silicio en la superficie.

"A partir del tamaño del agujero que creamos en la máscara de hidrógeno y al conocer la serie de reacciones químicas que ocurren para traducir un solo átomo de fósforo a la superficie del silicio a partir de gas fosfina, podemos predecir la cantidad de átomos de fósforo que se han incorporado", explicó Simmons “Luego lo medimos eléctricamente y registramos su espectro de energía. Al ajustar los resultados, con un grupo de modelos de la Universidad de Wisconsin-Madison, podemos confirmar que es probable que haya siete átomos de fósforo allí ".

El dopaje de fósforo también se usó para definir las compuertas en el plano que se usan para controlar la conducción desde la fuente definida de manera similar y drenar a través del punto de siete átomos.

Los átomos de fósforo en el punto están apretados, por lo que los electrones deben asociarse con la estructura en lugar de los átomos individuales. Lo mismo se aplica a las compuertas, drenaje y fuente.

Se cultivaron 25 nm de silicio epitaxial sobre la parte superior para enterrar la estructura.

"Para nosotros, es muy emocionante, ya que demuestra que podemos fabricar dispositivos en silicio con precisión atómica, y es un paso crítico para desarrollar una computadora cuántica basada en silicio", dijo Simmons.