量子点器件的制备方法及量子点器件与流程

1.本申请涉及量子计算技术领域，特别是涉及一种量子点器件的制备方法及量子点器件。


背景技术：

2.量子点器件在光、电领域都有广泛的应用，如量子点激光器、理想单光子源、量子点存储器以及量子位量子计算机等，是具有很大潜在应用前景的器件。其中，传统的量子点器件制备方法为在具有二维电子气特性的薄膜样品上进行微纳米加工，制备出三种用于施加电压的控制电极(例如：耗尽电极(deplete gate，dg)、注入电极(plunger gate，pg)、势垒电极(barrier gate，bg)，用于量子点的调控和测试。
3.然而，传统的量子点器件制备方法，使得调控量子点的控制电极中注入电极pg和势垒电极bg之间在纵向方向上存在电介质层相互重叠的问题。此时，注入电极pg和势垒电极bg之间的电介质层相互重叠会削弱控制电极的场效应，增加控制电极的阈值电压和电极之间的漏电，且低温下会引入不必要的噪声。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种量子点器件的制备方法及量子点器件。
5.本申请提供一种量子点器件的制备方法，包括：
6.提供具有二维电子气的样品结构；
7.于所述样品结构的表面，依次制备绝缘结构与耗尽电极结构；
8.于所述绝缘结构远离所述样品结构的表面，制备负性光刻胶层；
9.根据第一掩膜版图形对所述负性光刻胶层进行曝光，显影后形成负性光刻胶结构，并露出部分所述绝缘结构；
10.于所述负性光刻胶结构的表面和所述绝缘结构远离所述样品结构的表面，依次沉积电介质层与底层控制电极层；其中，所述负性光刻胶结构的厚度大于所述电介质层的厚度和所述底层控制电极层的厚度之和；
11.将部分所述负性光刻胶结构表面的所述电介质层和所述底层控制电极层以及部分所述负性光刻胶结构去除，形成负性绝缘结构、电介质结构以及底层控制电极结构；
12.于所述负性绝缘结构远离所述样品结构的表面、所述电介质结构远离所述样品结构的表面以及所述底层控制电极结构远离所述样品结构的表面，制备正性光刻胶层；
13.根据第二掩膜版图形对所述正性光刻胶层进行曝光，显影后形成正性光刻胶结构；其中，所述正性光刻胶结构与所述负性绝缘结构相对设置；
14.于所述底层控制电极结构远离所述样品结构的表面和所述正性光刻胶结构远离所述样品结构的表面，沉积顶层控制电极层；
15.将所述正性光刻胶结构表面的所述顶层控制电极层和所述正性光刻胶结构去除，
形成顶层控制电极结构；其中，所述顶层控制电极结构与所述底层控制电极结构构成多个间隔设置的注入电极结构与多个间隔设置的势垒电极结构。
16.在一个实施例中，于所述负性光刻胶结构的表面和所述绝缘结构远离所述样品结构的表面，依次沉积电介质层与底层控制电极层，步骤包括：
17.采用原子层沉积方法，于所述负性光刻胶结构的表面和所述绝缘结构远离所述样品结构的表面沉积所述电介质层；
18.采用物理气相沉积方法或者原子层沉积方法，于所述电介质层远离所述样品结构的表面沉积底层控制电极层。
19.在一个实施例中，采用超声剥离工艺，将部分所述负性光刻胶结构表面的所述电介质层和所述底层控制电极层以及部分所述负性光刻胶结构去除，用以使得所述负性绝缘结构将所述底层控制电极结构隔断。
20.在一个实施例中，根据第二掩膜版图形对所述正性光刻胶层进行曝光，显影后形成正性光刻胶结构，步骤中，在横向方向上，所述正性光刻胶结构的宽度大于所述负性绝缘结构的宽度。
21.在一个实施例中，采用剥离工艺方法，将所述正性光刻胶结构表面的所述顶层控制电极层和所述正性光刻胶结构去除，形成所述顶层控制电极结构。
22.在一个实施例中，所述负性光刻胶层的厚度为30nm至150nm，所述电介质层的厚度为1nm至5nm，所述底层控制电极层的厚度为1nm至15nm。
23.在一个实施例中，本申请提供一种量子点器件。所述量子点器件包括具有二维电子气的样品结构、电介质结构、负性绝缘结构、底层控制电极结构以及顶层控制电极结构。所述样品结构的表面设置有绝缘结构。所述电介质结构包括多个子电介质结构。多个所述子电介质结构间隔设置于所述绝缘结构的表面。所述负性绝缘结构包括多个子负性绝缘结构。每个所述子负性绝缘结构设置于相邻两个所述子电介质结构之间。所述底层控制电极结构包括多个子底层控制电极结构。一个所述子底层控制电极结构设置于一个所述子电介质结构远离所述样品结构的表面。所述顶层控制电极结构包括多个子顶层控制电极结构。一个所述子顶层控制电极结构设置于一个所述子底层控制电极结构远离所述样品结构的表面。所述顶层控制电极结构与所述底层控制电极结构构成多个间隔设置的注入电极结构与多个间隔设置的势垒电极结构。
24.在一个实施例中，一个所述子底层控制电极结构与一个所述子顶层控制电极结构形成一个注入电极结构或者一个势垒电极结构。
25.在一个实施例中，每个所述子电介质结构具有凹槽结构。所述底层控制电极结构设置于所述凹槽结构内。
26.在一个实施例中，在横向方向上，所述子顶层控制电极结构的宽度小于所述子底层控制电极结构的宽度。
27.上述量子点器件的制备方法及量子点器件，所述正性光刻胶结构与所述负性绝缘结构相对设置，进而当制备完所述顶层控制电极结构与所述底层控制电极结构是相对设置的。此时，通过所述量子点器件的制备方法制备获得的所述顶层控制电极结构与所述底层控制电极结构直接接触，形成电学相连。所述顶层控制电极结构与所述底层控制电极结构两者是等电位的。通过调节所述顶层控制电极结构与所述底层控制电极结构在横向方向上
尺寸的不同，可以实现在不影响量子点控制电极的调控面积情况下，增加了平行排布的控制电极之间的距离，进而降低了相邻控制电极间的电容，从而削弱了电容引入的串扰，大大降低了低温下的噪声和信号干扰，可以得到性能更佳的量子点器件。
28.同时，所述顶层控制电极结构与所述底层控制电极结构共同构成多个间隔设置的注入电极结构(pg)与多个间隔设置的势垒电极结构(bg)。此时，多个所述注入电极结构(pg)与多个所述势垒电极结构(bg)间隔制备于所述电介质结构远离所述样品结构的表面，彼此之间相互独立。并且，所述底层控制电极结构通过所述负性绝缘结构间隔开。所述顶层控制电极结构表面具有氧化铝包裹，起到了绝缘作用。此时，多个所述注入电极结构(pg)与多个所述势垒电极结构bg)之间不存在纵向方向上(也可以理解为垂直方向上)电介质层相互重叠的问题，避免了电介质层相互重叠导致的削弱电极的场效应、增加电极的阈值电压、电极之间的漏电以及引入不必要噪声等问题。
附图说明
29.为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本申请提供的一个实施例中量子点器件的制备方法的步骤流程示意图。
31.图2为本申请提供的一个实施例中量子点器件的制备方法的工艺流程示意图。
32.图3为本申请提供的一个实施例中量子点器件的结构示意图。
33.图4为本申请提供的另一个实施例中量子点器件的结构示意图。
34.图5为本申请提供的图4中量子点器件的局部结构示意图。
35.图6为本申请提供的子电介质结构的结构示意图。
36.图7为本申请提供的子电介质结构与子底层控制电极结构的位置结构示意图。
37.附图标记说明：
38.量子点器件100、样品结构10、绝缘结构20、耗尽电极层40、耗尽电极结构410、负性光刻胶层50、负性光刻胶结构510、电介质层60、底层控制电极层70、负性绝缘结构511、子负性绝缘结构5110、电介质结构610、子电介质结构611、凹槽结构6111、底层控制电极结构710、子底层控制电极结构711、正性光刻胶层80、正性光刻胶结构810、顶层控制电极层90、顶层控制电极结构910、注入电极结构101、势垒电极结构102。
具体实施方式
39.为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
40.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
41.应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它
元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分，这些元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分与另一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层、掺杂类型或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分；举例来说，可以将第一掺杂类型成为第二掺杂类型，且类似地，可以将第二掺杂类型成为第一掺杂类型；第一掺杂类型与第二掺杂类型为不同的掺杂类型，譬如，第一掺杂类型可以为p型且第二掺杂类型可以为n型，或第一掺杂类型可以为n型且第二掺杂类型可以为p型。
42.空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
43.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
44.本发明的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造技术导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不表示器件的区的实际形状，且并不限定本发明的范围。
45.请参见图1和图2，本申请提供一种量子点器件的制备方法，包括：
46.s10，提供具有二维电子气的样品结构10；
47.s20，于所述样品结构10的表面，依次制备绝缘结构20与耗尽电极结构410；
48.s30，于所述绝缘结构20远离所述样品结构10的表面，制备负性光刻胶层50；
49.s40，根据第一掩膜版图形对所述负性光刻胶层50进行曝光，显影后形成负性光刻胶结构510，并露出部分所述绝缘结构20；
50.s50，于所述负性光刻胶结构510的表面和所述绝缘结构20远离所述样品结构10的表面，依次沉积电介质层60与底层控制电极层70；其中，所述负性光刻胶结构510的厚度大于所述电介质层60的厚度和所述底层控制电极层70的厚度之和；
51.s60，将部分所述负性光刻胶结构510表面的所述电介质层60和所述底层控制电极层70以及部分所述负性光刻胶结构510去除，形成负性绝缘结构511、电介质结构610以及底
层控制电极结构710；
52.s70，于所述负性绝缘结构511远离所述样品结构10的表面、所述电介质结构610远离所述样品结构10的表面以及所述底层控制电极结构710远离所述样品结构10的表面，制备正性光刻胶层80；
53.s80，根据第二掩膜版图形对所述正性光刻胶层80进行曝光，显影后形成正性光刻胶结构810；其中，所述正性光刻胶结构810与所述负性绝缘结构511相对设置；
54.s90，于所述底层控制电极结构710远离所述样品结构10的表面和所述正性光刻胶结构810远离所述样品结构10的表面，沉积顶层控制电极层90；
55.s100，将所述正性光刻胶结构810表面的所述顶层控制电极层90和所述正性光刻胶结构810去除，形成顶层控制电极结构910；其中，所述顶层控制电极结构910与所述底层控制电极结构710共同构成多个间隔设置的注入电极结构101与多个间隔设置的势垒电极结构102。
56.本实施例中，在所述s10中，所述样品结构10具有二维电子气。二维电子气(two
‑
dimensional electron gas，2deg)指电子气可以自由在二维方向移动，而在第三维上受到限制。所述样品结构10具体地可以为具有二维电子气的半导体器件。在所述s20中，所述绝缘结构20可以为氧化铝材料。所述耗尽电极结构410可以为具有氧化层包裹的金属电极。所述样品结构10的表面依次制备绝缘结构20与耗尽电极结构410，可以理解为在所述样品结构10的表面制备所述绝缘结构20，在所述绝缘结构20的表面制备所述耗尽电极结构410。图2中由下而上的方向上，依次为所述样品结构10、所述绝缘结构20和所述耗尽电极结构410。
57.请参见图2，图2中左侧第1个截面图至第4个截面图显示的为耗尽电极dg的制备过程。将截面图形进行平移，此时不显示耗尽电极dg部分，改为显示注入电极结构和势垒电极结构的截面图。具体地，可参见图2中左侧第5个图为截面平移后的截面示意图，用来显示注入电极结构和势垒电极结构。此时，图2中第5个截面图至第12个截面图显示的为注入电极结构和势垒电极结构的制备过程。在所述s30中，于所述绝缘结构20远离所述样品结构10的表面，制备所述负性光刻胶层50。所述负性光刻胶层50，光照后形成不可溶物质，可以起到隔离绝缘作用。
58.在所述s40中，通过对所述负性光刻胶层50进行曝光和显影，定义出底层控制电极之间绝缘层的图形，剩下的光刻胶层形成所述负性光刻胶结构510。
59.在所述s50中，所述沉积电介质层60的材料可以为铪氧化物、铝氧化物、铪铝氧化物、硅的氧化物等电介质材料。所述底层控制电极层70可以为铝铜合金等金属电极材料。其中，所述负性光刻胶结构510的厚度大于所述电介质层60的厚度和所述底层控制电极层70的厚度之和，可以理解为从图2中看，所述负性光刻胶结构510的高度高于所述电介质层60的高度和所述底层控制电极层70的高度之和。从而，当在所述s60中，将部分所述负性光刻胶结构510表面的所述电介质层60和所述底层控制电极层70以及部分所述负性光刻胶结构510去除时，可以剩余部分所述负性光刻胶结构510，即形成所述负性绝缘结构511。进而，所述负性绝缘结构511制备在了所述电介质结构610中和所述底层控制电极结构710中。此时，所述负性绝缘结构511分别将所述电介质结构610和所述底层控制电极结构710进行隔断，形成多个子电介质结构611和多个子底层控制电极结构711(可参见图3)。
60.在所述s60中，将部分所述负性光刻胶结构510表面的所述电介质层60和所述底层
控制电极层70以及部分所述负性光刻胶结构510去除时，可以理解为将高于所述底层控制电极结构710的所述负性光刻胶结构510部分去除掉，使得所述负性绝缘结构511制备在了所述电介质结构610中和所述底层控制电极结构710中，用于进行隔断。
61.在所述s70中，所述正性光刻胶层80具有很好的对比度，生成的图形具有良好的分辨率。所述正性光刻胶层80的厚度可以为50nm至200nm。在所述s80中，通过对所述正性光刻胶层80进行曝光和显影，定义出顶层控制电极的图形。在所述s90中，所述顶层控制电极层90将所述底层控制电极结构710和所述正性光刻胶结构810覆盖。所述顶层控制电极层90可以为铝或者铝铜合金等金属电极材料。在所述s100中，所述顶层控制电极结构910通过自然氧化或者等离子体处理的方式，会形成氧化物包裹的金属电极。其中，所述顶层控制电极结构910静置于空气中，短时间内会发生自燃氧化，形成具有氧化铝包裹的所述顶层控制电极结构910。
62.在所述s80中，所述正性光刻胶结构810与所述负性绝缘结构511相对设置，进而当制备完所述顶层控制电极结构910与所述底层控制电极结构710是相对设置的。此时，通过所述量子点器件的制备方法制备获得的所述顶层控制电极结构910与所述底层控制电极结构710直接接触，形成电学相连。所述顶层控制电极结构910与所述底层控制电极结构710两者是等电位的。通过调节所述顶层控制电极结构910与所述底层控制电极结构710在横向方向上尺寸的不同，可以实现在不影响量子点控制电极的调控面积情况下，增加了平行排布的控制电极之间的距离，进而降低了相邻控制电极间的电容，从而削弱了电容引入的串扰，大大降低了低温下的噪声和信号干扰，可以得到性能更佳的量子点器件。
63.同时，所述顶层控制电极结构910与所述底层控制电极结构710共同构成多个间隔设置的注入电极结构101(pg)与多个间隔设置的势垒电极结构102(bg)。此时，多个所述注入电极结构101(pg)与多个所述势垒电极结构102(bg)间隔制备于所述电介质结构610远离所述样品结构10的表面，彼此之间相互独立。并且，所述底层控制电极结构710通过所述负性绝缘结构511间隔开。所述顶层控制电极结构910表面具有氧化铝包裹，起到了绝缘作用。此时，多个所述注入电极结构101(pg)与多个所述势垒电极结构102(bg)之间不存在纵向方向上(也可以理解为垂直方向上)电介质层相互重叠的问题，避免了电介质层相互重叠导致的削弱电极的场效应、增加电极的阈值电压、电极之间的漏电以及引入不必要噪声等问题。
64.在一个实施例中，在所述s10中，所述具有二维电子气的样品结构10为二维电子气sige\si(同位素硅28)\sige多层膜样品。
65.在一个实施例中，在所述s20中，于所述样品结构10的表面，依次制备绝缘结构20与耗尽电极结构410，步骤包括：
66.s210，采用原子层沉积方法，于所述样品结构10的表面，依次制备5nm至15nm的所述绝缘结构20与第二光刻胶层30；其中，所述绝缘结构20可以为电介质层氧化铝；所述第二光刻胶层30为分子量495k或950k、厚度为50nm至200nm的正性光刻胶聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，简称pmma)；
67.s220，根据第二掩膜版图形，采用电子束曝光机曝光，电子枪能量10kev至100kev，在显影液(甲基异丁酮mibk和异丙胺ipa的混合溶液，典型比例为1：3)中进行显影，显影后形成第二光刻胶掩膜结构310，定义出耗尽电极dg的图形；
68.s230，采用电子束蒸发方法，于所述第二光刻胶掩膜结构310远离所述样品结构10
的表面和部分所述绝缘结构20的表面，制备耗尽电极层40；其中，所述耗尽电极层40可以为金属铝薄膜；
69.s240，采用剥离工艺方法，将制备于所述第二光刻胶掩膜结构310表面的所述耗尽电极层40和所述第二光刻胶掩膜结构310去除，并置于空气中自然氧化，形成所述耗尽电极结构410；其中，静置于空气中自然氧化，氧化时间不低于1分钟，形成有氧化铝包裹的金属铝电极，即所述耗尽电极结构410。
70.在一个实施例中，在所述s40中，采用电子束曝光机曝光，电子枪能量10kev至100kev，在显影液(四甲基氢氧化氨tmah的水溶液，典型的比例为1：3.5)中显影，显影后形成负性光刻胶结构510，并露出部分所述绝缘结构20。此时，通过所述负性光刻胶结构510定义出底层控制电极之间绝缘层的图形，相邻电极间距要满足量子点调控的要求。
71.在一个实施例中，在所述s50中，于所述负性光刻胶结构510的表面和所述绝缘结构20远离所述样品结构10的表面，依次沉积电介质层60与底层控制电极层70，步骤包括：
72.s510，采用原子层沉积方法，于所述负性光刻胶结构510的表面和所述绝缘结构20远离所述样品结构10的表面沉积所述电介质层60；
73.s520，采用物理气相沉积方法或者原子层沉积方法，于所述电介质层60远离所述样品结构10的表面沉积所述底层控制电极层70。
74.本实施例中，在所述s510中，通过原子层沉积方法，可以将所述电介质层60以单原子膜形式镀在所述负性光刻胶结构510的表面和所述绝缘结构20远离所述样品结构10的表面上，具有制备均匀且一致性的优点。此时，通过原子层沉积方法，可以使得所述电介质层60的制备厚度比较均匀。具体地，将制备有所述绝缘结构20、所述耗尽电极结构410以及所述负性光刻胶结构510的所述样品结构10，放置于原子层沉积室内，电介质层气体流过，在所述负性光刻胶结构510的表面和所述绝缘结构20远离所述样品结构10的表面上形成所述电介质层60。所述电介质层60为1nm至5nm电介质层氧化铪。
75.在所述s520中，物理气相沉积方法利用蒸发、溅射等方法使得底层控制电极层材料气化，在所述电介质层60远离所述样品结构10的表面沉积所述底层控制电极层70。物理气相沉积方法具有沉积粒子能量可调节、反应活性高、且无污染的优点。或者，通过原子层沉积方法，可以将所述底层控制电极层70以单原子膜形式镀在所述电介质层60远离所述样品结构10的表面上，具有制备均匀且一致性的优点。其中，所述底层控制电极层70可以为1nm至15nm的保护层氮化钛。
76.在一个实施例中，在所述s60中，采用超声剥离工艺，将部分所述负性光刻胶结构510表面的所述电介质层60和所述底层控制电极层70以及部分所述负性光刻胶结构510去除，用以使得所述负性绝缘结构511将所述底层控制电极结构710隔断。
77.本实施例中，负性光刻胶，光照后形成不可溶物质，不会溶于一般有机溶剂中。此时，通过超声剥离工艺，将所述负性光刻胶结构510折断，去除部分所述负性光刻胶结构510，使得被所述电介质层60和所述底层控制电极层70覆盖的所述负性光刻胶结构510留下来，形成所述负性绝缘结构511。此时，所述负性绝缘结构511作为绝缘层的一部分，将所述底层控制电极结构710隔断。
78.同时，从图2中，可以看出，将高于所述底层控制电极层70的所述负性光刻胶结构510折断。此时，剩下的所述负性绝缘结构511保留在了所述电介质结构610和所述底层控制
电极结构710膜层中。
79.在一个实施例中，在所述s80中，根据第二掩膜版图形对所述正性光刻胶层80进行曝光，显影后形成正性光刻胶结构810，步骤中，在横向方向上，所述正性光刻胶结构810的宽度大于所述负性绝缘结构511的宽度。
80.本实施例中，所述正性光刻胶结构810与所述负性绝缘结构511相对设置，且在横向方向上，所述正性光刻胶结构810的宽度大于所述负性绝缘结构511的宽度。此时，当制备获得的所述顶层控制电极结构910的宽度小于所述底层控制电极结构710的宽度。同时，所述顶层控制电极结构910与所述底层控制电极结构710直接接触，形成电学相连。所述顶层控制电极结构910与所述底层控制电极结构710两者是等电位的。通过引入横向尺寸有差异的所述顶层控制电极结构910与所述底层控制电极结构710，实现了在不影响量子点控制电极的调控面积情况下，增加了平行排布的控制电极之间的距离，进而降低了相邻控制电极间的电容，从而削弱了该电容引入的串扰，大大降低了低温下的噪声和信号干扰，可以得到性能更佳的量子点器件。
81.在一个实施例中，在横向方向上，所述底层控制电极结构710的宽度比所述顶层控制电极结构910的宽度大。且所述底层控制电极结构710的宽度比所述顶层控制电极结构910的宽度的差值大于10nm且小于20nm。通过对所述底层控制电极结构710的宽度与所述顶层控制电极结构910的宽度进行设置，可以使得在不影响量子点控制电极的调控面积情况下，进一步降低了相邻控制电极间的电容，进而进一步削弱了该电容引入的串扰，大大降低了低温下的噪声和信号干扰，可以得到性能更佳的量子点器件。
82.在一个实施例中，在所述s80中，使用电子束曝光机曝光，电子枪能量10kev至100kev，在显影液(甲基异丁酮mibk和异丙胺ipa的混合溶液，典型比例为1：3)中显影，显影后形成所述正性光刻胶结构810，定义出顶层控制电极之间绝缘层的图形。其中，所述正性光刻胶结构810对应的图形的线宽大于所述负性绝缘结构511对应的图形的线宽。进而，在横向方向上，所述正性光刻胶结构810的宽度要大于所述负性绝缘结构511的宽度。
83.在一个实施例中，在所述s100中，采用剥离工艺方法，将所述正性光刻胶结构810表面的所述顶层控制电极层90和所述正性光刻胶结构810去除，形成所述顶层控制电极结构910。
84.在一个实施例中，所述负性光刻胶层50的厚度为30nm至150nm，所述电介质层60的厚度为1nm至5nm，所述底层控制电极层70的厚度为1nm至15nm。
85.本实施例中，所述负性光刻胶层50的厚度大于所述电介质层60的厚度和所述底层控制电极层70的厚度之和，可以理解为从图2中看，所述负性光刻胶结构510的高度高于所述电介质层60的高度和所述底层控制电极层70的高度之和。此时，通过超声剥离工艺将所述负性光刻胶层50进行折断后，剩余的所述负性绝缘结构511仍然可以留在所述电介质结构610和所述底层控制电极结构710中，用于进行隔断。
86.请参见图3和图4，在一个实施例中，本申请提供一种量子点器件100。所述量子点器件100包括具有二维电子气的样品结构10、电介质结构610、负性绝缘结构511、底层控制电极结构710以及顶层控制电极结构910。所述样品结构10的表面设置有绝缘结构20。所述电介质结构610包括多个子电介质结构611。多个所述子电介质结构611间隔设置于所述绝缘结构20的表面。所述负性绝缘结构511包括多个子负性绝缘结构5110。每个所述子负性绝
缘结构5110设置于相邻两个所述子电介质结构611之间。所述底层控制电极结构710包括多个子底层控制电极结构711。一个所述子底层控制电极结构711设置于一个所述子电介质结构611远离所述样品结构10的表面。所述顶层控制电极结构910包括多个子顶层控制电极结构911。一个所述子顶层控制电极结构911设置于一个所述子底层控制电极结构711远离所述样品结构10的表面。所述顶层控制电极结构910与所述底层控制电极结构710共同构成多个间隔设置的注入电极结构101与多个间隔设置的势垒电极结构102。
87.本实施例中，一个所述子顶层控制电极结构911设置于一个所述子底层控制电极结构711远离所述样品结构10的表面。此时，所述子顶层控制电极结构911与所述子底层控制电极结构711直接接触，形成电学相连。所述子顶层控制电极结构911与所述子底层控制电极结构711两者是等电位的。从而，通过设置所述子顶层控制电极结构911与所述子底层控制电极结构711在横向方向上尺寸的不同，可以实现在不影响量子点控制电极的调控面积情况下，降低了相邻控制电极间的电容，进而削弱了电容引入的串扰，大大降低了低温下的噪声和信号干扰，可以得到性能更佳的量子点器件。
88.同时，所述顶层控制电极结构910与所述底层控制电极结构710共同构成多个间隔设置的注入电极结构101(pg)与多个间隔设置的势垒电极结构102(bg)。此时，多个所述注入电极结构101(pg)与多个所述势垒电极结构102(bg)间隔设置于所述电介质结构610远离所述样品结构10的表面，彼此之间相互独立。并且，每个所述子负性绝缘结构5110设置于相邻两个所述子电介质结构611之间。通过多个所述子负性绝缘结构5110将多个所述子电介质结构611和所述子底层控制电极结构711间隔开。此时，多个所述注入电极结构101(pg)与多个所述势垒电极结构102(bg)之间不存在纵向方向上(也可以理解为垂直方向上)电介质层相互重叠的问题，避免了电介质层相互重叠导致的削弱电极的场效应、增加电极的阈值电压、电极之间的漏电以及引入不必要噪声等问题。
89.在一个实施例中，所述子顶层控制电极结构911远离所述子底层控制电极结构711的表面具有氧化铝包裹，也起到了绝缘作用。
90.在一个实施例中，一个所述子底层控制电极结构711与一个所述子顶层控制电极结构911形成一个注入电极结构101或者一个势垒电极结构102。
91.本实施例中，相邻两个所述子底层控制电极结构711之间设置有所述子负性绝缘结构5110。多个所述子底层控制电极结构711之间是彼此独立绝缘的。一个所述子顶层控制电极结构911设置于一个所述子底层控制电极结构711的表面，多个所述子顶层控制电极结构911之间也是独立绝缘的。同时，一个所述子底层控制电极结构711与一个所述子顶层控制电极结构911之间是直接接触的，形成电学相连结构。此时，一个所述子底层控制电极结构711与一个所述子顶层控制电极结构911形成一个注入电极结构101或者一个势垒电极结构102。因此，通过一个所述子底层控制电极结构711与一个所述子顶层控制电极结构911形成一个注入电极结构101或者一个势垒电极结构102，不存在纵向方向上(也可以理解为垂直方向上)电介质层相互重叠的问题，避免了电介质层相互重叠导致的削弱电极的场效应、增加电极的阈值电压、电极之间的漏电以及引入不必要噪声等问题。
92.在一个实施例中，根据实际测试需求，对所述量子点器件100中的所述注入电极结构101和所述势垒电极结构102的位置进行定义。例如：图3中所述量子点器件100的两端为所述注入电极结构101，依次往中间靠近，所述注入电极结构101与所述势垒电极结构102依
次间隔排列。
93.请参见图5、图6以及图7，在一个实施例中，每个所述子电介质结构611具有凹槽结构6111。所述子底层控制电极结构711设置于所述凹槽结构6111内。
94.本实施例中，所述子底层控制电极结构711设置于所述凹槽结构6111内。所述子电介质结构611将所述子底层控制电极结构711包围设置，仅剩余与所述子顶层控制电极结构911接触的表面。由此，可以看出，所述子底层控制电极结构711与所述子顶层控制电极结构911之间是直接接触的，形成电学相连结构，其他表面都是绝缘设置。
95.在一个实施例中，在横向方向上，所述子顶层控制电极结构911的宽度小于所述子底层控制电极结构711的宽度。
96.本实施例中，所述子顶层控制电极结构911与所述子底层控制电极结构711直接接触，形成电学相连。所述子顶层控制电极结构911与所述子底层控制电极结构711两者是等电位的。所述子顶层控制电极结构911的宽度小于所述子底层控制电极结构711的宽度，实现了在不影响量子点控制电极的调控面积情况下，增加了平行排布的控制电极之间的距离，进而降低了相邻控制电极间的电容，从而削弱了该电容引入的串扰，大大降低了低温下的噪声和信号干扰，可以得到性能更佳的量子点器件。
97.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
98.上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
99.以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。