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凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理

arXiv:2411.03995 (cond-mat)
[提交于 2024年11月6日 ]

标题: 表面处理对锗二维电子气输运性质的影响

标题: Impact of surface treatments on the transport properties of germanium 2DHGs

Authors:Nikunj Sangwan, Eric Jutzi, Christian Olsen, Sarah Vogel, Arianna Nigro, Ilaria Zardo, Andrea Hofmann
摘要: 在平面锗(Ge)异质结构中,空穴在量子应用中展现出前景,特别是在超导和自旋量子位中,这是由于强自旋-轨道相互作用、低有效质量和无谷简并。然而,电荷陷阱会导致栅极滞后和电荷噪声等问题。本研究考察了表面处理对基于Ge的二维空穴气体(2DHGs)的积累行为和输运特性的影响。氧气等离子体处理在未施加顶部栅极电压的情况下减少了导电性,并提高了迁移率并降低了渗流密度,而氢氟酸(HF)蚀刻则没有好处。结果表明,部分氧化的硅(Si)帽产生的界面陷阱固定了费米能级,而氧气等离子体通过完全氧化Si帽降低了陷阱密度。因此,优化表面处理对于最小化电荷陷阱并从而提高器件性能至关重要。
摘要: Holes in planar germanium (Ge) heterostructures show promise for quantum applications, particularly in superconducting and spin qubits, due to strong spin-orbit interaction, low effective mass, and absence of valley degeneracies. However, charge traps cause issues such as gate hysteresis and charge noise. This study examines the effect of surface treatments on the accumulation behaviour and transport properties of Ge-based two dimensional hole gases (2DHGs). Oxygen plasma treatment reduces conduction in a setting without applied top-gate voltage and improves the mobility and lowers the percolation density, while hydrofluoric acid (HF) etching provides no benefit. The results suggest that interface traps from the partially oxidised silicon (Si) cap pin the Fermi level, and that oxygen plasma reduces the trap density by fully oxidising the Si cap. Therefore, optimising surface treatments is crucial for minimising the charge traps and thereby enhancing the device performance.
评论: 4页,3图,附加补充信息
主题: 中尺度与纳米尺度物理 (cond-mat.mes-hall) ; 材料科学 (cond-mat.mtrl-sci); 量子物理 (quant-ph)
引用方式: arXiv:2411.03995 [cond-mat.mes-hall]
  (或者 arXiv:2411.03995v1 [cond-mat.mes-hall] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2411.03995
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Andrea Hofmann [查看电子邮件]
[v1] 星期三, 2024 年 11 月 6 日 15:38:05 UTC (7,155 KB)
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