报告题目 (Title)：半导体/超导体量子材料原位分子束外延制备及输运研究新进展

报告人 (Speaker)：潘东 研究员（中国科学院北京半导体研究所）

报告时间 (Time)：2023年11月24日(周五) 10:00-11:30

报告地点 (Place)：校本部 G313

邀请人 (Inviter)：查访星 教授

主办部门：理学院物理系

摘要 (Abstract)：

基于马约拉纳零能模的拓扑量子计算是研制量子计算机的重要方案，获得稳定可靠的马约拉纳零能模是构建拓扑量子比特的前提。然而，受制于半导体/超导体量子材料的质量问题，国际上至今仍难以获得稳定可靠的马约拉纳零能模。如何制备出能够稳定展示马约拉纳零能模的高质量量子材料，是半导体/超导体体系拓扑量子计算研究需要解决的首要难题。针对这一难题，我们利用分子束外延技术，在Si衬底上制备出了纯相超细InAs纳米线、单晶InSb纳米线及立式二维单晶InSb和InAs纳米片等高品质半导体纳米结构。在此基础上，在这些高质量半导体纳米结构侧壁开展了超导Al的低温原位外延，获得了原子级平整的半导体/超导体异质结界面。与合作者通过低温输运测量，在InAs/Al纳米线中测得了硬超导能隙、双电子周期的库伦阻塞及库仑阻塞峰随磁场从双电子到单电子的演变等输运特征。最近，在大幅提高InAs/Al纳米线材料和器件质量后，观测到了量子化零偏压电导峰。该电导峰在量子化附近（5%精度范围内）形成一个电导平台。这是首次观测到随三个实验参数变化（磁场和两个门电极）都可形成平台的“量子化岛”，实验结果同马约拉纳或准马约拉纳的预言吻合。我们首次在国内发展出了高质量半导体/超导体异质纳米结构的低温原位分子束外延技术，样品质量及输运数据已优于国际同行水平。这些结果为下一步基于该材料体系的拓扑量子计算研究奠定了基础。