Développement d'une méthodologie extensible pour la détection de charges électriques uniques dans une boîte quantique par un pont capacitif cryogénique

Dans ce travail, une approche alternative à la détection de charge dans les boîtes quantiques ayant pour but d'améliorer l'extensibilité de ces dispositifs est examinée. Cette méthode alternative est basée sur l'utilisation d'un pont capacitif. Un tel circuit intégrant un transistor à effet de champ fonctionnel à température cryogénique a été caractérisé. Les étapes d'optimisation des différents paramètres de fonctionnement du circuit, comme sa capacité totale ou le gain du transistor, sont présentées. Les expériences de détection de charge effectuées sur un transistor monoélectronique à l'aide du circuit ont mené à la détection de signaux correspondant à des transitions de charge, même en l'absence de transport électrique dans le dispositif. Le signal observé diffère légèrement du signal attendu pour des raisons encore incertaines, mais ses dépendances envers les paramètres expérimentaux sont celles qui sont attendues. La sensibilité à la charge du dispositif est encore trop basse pour réaliser des mesures en un coup (single-shot). Toutefois, des améliorations subséquentes pourraient aller jusqu'à permettre le remplacement des détecteurs de charge actuels, ce qui aurait des impacts positifs sur l'extensibilité des dispositifs de boîte quantique. La capacité additionnelle du circuit à tracer des courbes de caractérisation capacité-tension cryogéniques est aussi démontrée, ce qui est intéressant pour la caractérisation détaillée de toute composante semi-conductrice cryogénique étant donné que les appareils de caractérisation habituels ne peuvent pas être utilisés dans ces conditions

Développement d'une méthodologie extensible pour la détection de charges électriques uniques dans une boîte quantique par un pont capacitif cryogénique

Dans ce travail, une approche alternative à la détection de charge dans les boîtes quantiques ayant pour but d'améliorer l'extensibilité de ces dispositifs est examinée. Cette méthode alternative est basée sur l'utilisation d'un pont capacitif. Un tel circuit intégrant un transistor à effet de champ fonctionnel à température cryogénique a été caractérisé. Les étapes d'optimisation des différents paramètres de fonctionnement du circuit, comme sa capacité totale ou le gain du transistor, sont présentées. Les expériences de détection de charge effectuées sur un transistor monoélectronique à l'aide du circuit ont mené à la détection de signaux correspondant à des transitions de charge, même en l'absence de transport électrique dans le dispositif. Le signal observé diffère légèrement du signal attendu pour des raisons encore incertaines, mais ses dépendances envers les paramètres expérimentaux sont celles qui sont attendues. La sensibilité à la charge du dispositif est encore trop basse pour réaliser des mesures en un coup (single-shot). Toutefois, des améliorations subséquentes pourraient aller jusqu'à permettre le remplacement des détecteurs de charge actuels, ce qui aurait des impacts positifs sur l'extensibilité des dispositifs de boîte quantique. La capacité additionnelle du circuit à tracer des courbes de caractérisation capacité-tension cryogéniques est aussi démontrée, ce qui est intéressant pour la caractérisation détaillée de toute composante semi-conductrice cryogénique étant donné que les appareils de caractérisation habituels ne peuvent pas être utilisés dans ces conditions

Ultra-thin body buried oxide 28nm FD-SOI platform for silicon quantum dots

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