High mobility in Ge quantum wells: hall bars characterization for semiconductor qubits

In the last few years, the scientific community has made a significant effort to develop disruptive quantum technologies. However, despite some exciting results, no real breakthrough in the implementation of the qubit has been reached. A promising realization is based on a two dimensional carrier gas, hosting two electrostatically defined coupled quantum dots. This implementation is characterized by a very high coherence time and good integration with classical hardware. The purpose of this thesis is the characterization of Ge/SiGe heterostructures confining a two dimensional hole gas. Analysis has been conducted at very low temperatures (down to 4K) and high magnetic fields (up to 7.5T), on Hall bars fabricated on the heterostructures. Critical fabrication steps have been deeply characterized, in particular the Atomic Layer Deposition and Etching processes. Different figures of merit have been extracted from the heterostructures.

Recentemente, il computer quantistico è diventato un importante oggetto di ricerca nella comunità scientifica per via delle varie applicazioni che può offrire. Eppure, nonostante alcuni risultati promettenti, non si è mai affermata una tecnologia definitiva per l’implementazione di qubit. Una realizzazione promettente è quella formata all’interno di un gas bidimensionale di portatori, dove si trovano due quantum dot accoppiati. Questa realizzazione è caratterizzata da alti tempi di coerenza e una buona integrazione nell’hardware attuale. L’obiettivo di questa tesi è la caratterizzazione di eterostrutture di Ge/SiGe, le quali sono ottime per confinare un gas bidimensionale di lacune. Le analisi sono state condotte su barre di Hall a basse temperature (fino a 4K) e alti campi magnetici (fino a 7.5T). Gli step di fabbricazione più importanti sono stati largamente caratterizzati, in particolare gli step di Atomic Layer Deposition e Etching. I valori di diversi parametri delle eterostrutture sono stati ottenuti.