制造更好的金刚石及SiC量子器件

在量子计算的科技变革浪潮中，牛津仪器始终处于关键核心位置。我们与量子学界保持密切的合作，深知只有理解这一领域必须要克服的挑战，才能实现世界级的、具有商业价值的器件性能。在这份白皮书中，我们将回顾牛津仪器等离子技术提供的等离子体刻蚀设备如何解决金刚石及SiC色心量子器件研究中的常见挑战，重点介绍无粗糙化减薄刻蚀、准各向同性刻蚀，以及尽量减少侧壁粗糙度，以最大限度地提高器件性能的特征结构刻蚀。

色心，也被称为固态缺陷，与金刚石的氮空位（NV）中心密切相关，在量子领域中应用广泛。在NV中心，一个氮原子取代金刚石结构中的一个碳原子，并且在近临位置产生一个空位。研究人员对它们在单光子源、量子存储器、量子中继器以及各种量子传感中的应用进行了广泛的研究，包括压力计、静电计、温度计和磁力计等。

量子磁力测量学是目前发展最好的应用领域，已有许多公司开展该领域的研发工作。例如，SB Quantum—作为Innovate UK-NSERC（英国与加拿大的国际合作战略项目）与牛津仪器联合资助的合作项目的一部分，目前正在开发用于采矿、基建、防御，以及在水下等GPS拒绝环境中用于导航的磁力计。还有其他一些公司已经或即将推出用于量子显微镜、磁力测定、生物标记诊断，甚至室温量子计算加速器的产品。这些应用通常通过塞曼效应（Zeeman effect），利用特定材料缺陷与磁场之间的相互作用来实现。

在本白皮书中，我们将介绍：

（1）色心在传感器中的工作原理

（2）上述系统对量子器件的制造要求和挑战

（3）牛津仪器在该领域开展的工作

（4）该领域的未来发展方向，包括基于色心的下一代量子器件对材料系统和制造的新要求。

作者

Dr Russ Renzas
Quantum Technologies Market Manager, Oxford Instruments Plasma Technology