作者:安娜·德明，物理
（同organic）有机 原子力显微镜图像，显示设备的栅极布局
源极和漏极触点通过hBN中的蚀刻通孔连接到BLG
栅极叠层包含分离栅极(SG)，其间距为50纳米，顶部由Al2O3隔开，六个平行指状栅极，其栅极间距为50纳米，宽度为100纳米
门G1和GR(彩色编码)用于控制本工作中讨论的量子点
信用:纳米信件 《纳米快报》报道了石墨烯双量子点的首次演示，其中可以将电子数量控制到零
这些结果远非抽象的学术噱头，而是基于石墨烯的量子计算未来实现的关键
德国亚琛工业大学的研究员卢卡·班斯泽鲁是报道这些结果的论文的第一作者，他说:“对于基于自旋的量子信息技术来说，拥有精确的信息和对量子点中电子数量的控制是至关重要的。”
虽然这种控制水平已经在单量子点中得到证实，但这是石墨烯双量子点的首次证实，这种量子点作为自旋量子位特别有用
“使用双点极大地方便了电子自旋状态的读出和量子门的实现，”班斯泽鲁补充道
不那么尖锐的量子点 在量子点中使用石墨烯的想法几乎可以追溯到2004年首次报道这种材料的分离
石墨烯几乎没有自旋轨道相互作用，几乎没有超精细耦合，这表明自旋寿命可以非常高
不幸的是，由较大的石墨烯薄片物理蚀刻而成的量子点遇到了问题，因为量子点边缘的无序扰乱了材料的行为
结果，这些量子点的输运行为被边缘的局域态所控制
“这导致了未知的有效量子点大小和典型的许多电子的占据，”班斯泽鲁说
相反，亚琛工业大学和日本国家材料科学研究所的班萨卢斯和同事们正在研究双层石墨烯，它可以被调整为半导体
施加到双层石墨烯薄片特定区域的电压可以将这些区域切换为绝缘体，静电定义一个附近没有边缘状态的量子点
亚琛大学的研究人员从石墨上剥离单层石墨烯(机械剥离)，并使用基于范德瓦尔斯相互作用的干拾取技术来处理它
它们将双层石墨烯封装在六方氮化硼(hBN)晶体中
然后，他们将这种结构放置在石墨薄片上，作为底部电极，并添加铬和金的分离栅和指状栅，它们与分离栅之间由30纳米厚的原子层沉积的Al2O3隔开
他们能够通过施加电压来控制量子点上的电子数量，这也会影响量子点之间的隧道耦合
结果，一旦两个量子点的总占据超过八个电子，它们就开始表现为一个量子点，而不是一个双量子点
传输测量也揭示了装载在量子点上的电子数量可以被控制到零电子
以这种方式静电定义双层石墨烯中量子点的想法并不新鲜
然而，尽管自2010年以来不同的研究小组尝试了这种方法，但这一过程需要最近发现的行业诀窍，例如在hBN中进行更好的封装，以及使用石墨薄片作为栅极来获得干净的带隙
Banszerus说，这些进展令人惊讶，并在2018年重新激起了人们对石墨烯量子点的兴趣
他希望他们现在展示的能力将进一步激发这一领域的活动
耦合控制 “尽管能够控制石墨烯双点中的电荷数量是向前迈出的一大步，但在石墨烯中基于自旋的量子信息技术的道路上，仍有许多问题需要解决，”班斯泽鲁说
接下来，他希望解决控制量子点和水库之间耦合的问题，他希望通过在顶部增加一层交叉指型栅极来实现这个目标
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