量子科技中心_量科网

研究人员采用第一性原理混合密度泛函理论计算，研究了s-Si/SiGe界面处二维电子或空穴气（2DEG或2DHG）的形成及其性质。对于小Ge浓度（\(x < 0.25\)），该团队发现了一种新型能带对齐方式，导带无偏移，这意味着无法形成2DEG，但可以形成2DHG。相比之下，当 \(x > 0.25\) 时，能带对齐表明可以形成2DEG或2DHG。电子能带结构在导带底部呈现出两个近简并的2DEG态，在价带顶部呈现出两个2DHG态。这些态可通过适当的掺杂和栅极调控实现。这些态的电荷密度图显示，载流子被限制在界面附近（2–3个原子层）的区域内。计算得到的有效质量具有各向异性，其中2DHG态尤为显著，且与实验结果高度吻合。该特性可被利用来创建一维载流子气。该团队的这些结果对于基于s-Si/SiGe的半导体自旋量子比特在量子计算应用中的发展尤为重要。