Micrografía electrónica de barrido de un dispositivo de transistor de punto cuántico autoensamblado InAs. Crédito:Universidad de Osaka
Los puntos cuánticos son cajas de tamaño nanométrico que han atraído mucho interés científico para su uso en nanotecnología porque sus propiedades obedecen a la mecánica cuántica y son requisitos para desarrollar dispositivos electrónicos y fotónicos avanzados. Los puntos cuánticos que se autoensamblan durante su formación son particularmente atractivos como emisores de luz sintonizables en dispositivos nanoelectrónicos y para el estudio de la física cuántica debido a su comportamiento de transporte cuantificado. Es importante desarrollar una forma de medir la carga en un solo punto cuántico autoensamblado para lograr el procesamiento de información cuántica; sin embargo, esto es difícil porque los electrodos metálicos necesarios para la medición pueden filtrar la carga muy pequeña del punto cuántico. Investigadores de la Universidad de Osaka han desarrollado recientemente el primer dispositivo basado en dos puntos cuánticos autoensamblados que pueden medir la carga de un solo electrón de un punto cuántico utilizando un segundo como sensor.
El dispositivo se fabricó utilizando dos puntos cuánticos de arseniuro de indio (InAs) conectados a electrodos que se estrecharon deliberadamente para minimizar el efecto de pantalla indeseable.
"Los dos puntos cuánticos del dispositivo mostraron un acoplamiento capacitivo significativo, "dice Haruki Kiyama." Como resultado, la carga de un solo electrón de un punto se detectó como un cambio en la corriente del otro punto ".
La respuesta actual del punto cuántico del sensor dependía del número de electrones en el punto objetivo. Por lo tanto, el dispositivo se puede utilizar para la detección en tiempo real de un túnel de un solo electrón en un punto cuántico. Los eventos de túnel de electrones individuales dentro y fuera del punto cuántico objetivo se detectaron como cambios entre estados de corriente alta y baja en el punto cuántico del sensor. La detección de tales eventos de efecto túnel es importante para la medición de espines individuales hacia qubits de espín de electrones.
"La detección de cargas individuales en puntos cuánticos autoensamblados es emocionante por varias razones, "explica Akira Oiwa." La capacidad de lograr la lectura eléctrica de estados de un solo electrón puede combinarse con fotónica y usarse en comunicaciones cuánticas. Además, nuestro concepto de dispositivo puede extenderse a diferentes materiales y sistemas para estudiar la física de los puntos cuánticos autoensamblados ".
Trazas en tiempo real de la corriente de punto cuántico del sensor de carga (QD1). Los cambios en la corriente del sensor de carga indican el aumento y la disminución del número de electrones en el punto cuántico adyacente (QD2). Crédito:Universidad de Osaka
Un dispositivo electrónico que utiliza puntos cuánticos autoensamblados para detectar eventos de un solo electrón es una estrategia novedosa para aumentar nuestra comprensión de la física de los puntos cuánticos y ayudar al desarrollo de la nanoelectrónica avanzada y la computación cuántica.
