Quantum engineering at the silicon surface using dangling bonds.
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DOI：
10.1038/ncomms2679
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发表时间：
2013
影响因子：
16.6
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
现在，单个原子和离子通常使用扫描隧道显微镜或电磁阱进行操作，以创建和控制人工量子态。对于诸如量子信息处理的应用，在半导体中确定性地引入多个原子尺度缺陷的能力是非常期望的。在这里，我们使用扫描隧道显微镜制造的氢钝化硅（001）表面上的悬空键缺陷的相互作用链。我们的图像所产生的人工分子轨道的基态和激发态的概率分布，使用扫描隧道显微镜尖端偏置和尖端样品分离作为门来控制哪些国家有助于图像。我们的研究结果表明，原子级精确的量子态可以在硅上制造，并建议使用其他化学钝化的半导体表面的单原子去钝化，可以实现使用扫描隧道显微镜的量子态制造的一般模型。 利用扫描隧道显微镜在表面上添加和移动单个原子的能力，可以精确控制表面的电子量子态。斯科菲尔德等人表明，从钝化的硅表面去除氢原子可用于产生和控制这种状态。
Individual atoms and ions are now routinely manipulated using scanning tunnelling microscopes or electromagnetic traps for the creation and control of artificial quantum states. For applications such as quantum information processing, the ability to introduce multiple atomic-scale defects deterministically in a semiconductor is highly desirable. Here we use a scanning tunnelling microscope to fabricate interacting chains of dangling bond defects on the hydrogen-passivated silicon (001) surface. We image both the ground-state and the excited-state probability distributions of the resulting artificial molecular orbitals, using the scanning tunnelling microscope tip bias and tip-sample separation as gates to control which states contribute to the image. Our results demonstrate that atomically precise quantum states can be fabricated on silicon, and suggest a general model of quantum-state fabrication using other chemically passivated semiconductor surfaces where single-atom depassivation can be achieved using scanning tunnelling microscopy. The ability to add and move individual atoms on a surface with a scanning tunnelling microscope enables precise control over the electronic quantum states of the surface. Schofield et al. show that removing hydrogen atoms from a passivated silicon surface can be used to generate and control such states.
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