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公開番号2025129796
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-05
出願番号2024026686
出願日2024-02-26
発明の名称構造体、量子ビット、量子演算装置、構造体の製造方法及び量子ビットの製造方法
出願人富士通株式会社
代理人個人,個人
主分類C30B 29/46 20060101AFI20250829BHJP(結晶成長)
要約【課題】ヒンジヘリカルチャネルを安定して発現させることができる構造体、量子ビット、量子演算装置、構造体の製造方法及び量子ビットの製造方法を提供する。
【解決手段】構造体の製造方法は、面方位が(0001)面である主面に、[-12-10]方向を長手方向とするエッジを備えた凸部が形成された六方晶の基板を準備する工程と、前記基板の上に第1ファンデルワールス層状物質を含むs波超伝導体層をエピタキシャル成長によって形成する工程と、前記s波超伝導体層の上に第2ファンデルワールス層状物質を含む遷移金属ダイカルコゲナイド層をエピタキシャル成長によって形成する工程と、を有する。構造体は、例えば量子コンピューティングに使用できる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
面方位が（０００１）面である主面に、［－１２－１０］方向を長手方向とするエッジを備えた凸部が形成された六方晶の基板を準備する工程と、
前記基板の上に第１ファンデルワールス層状物質を含むｓ波超伝導体層をエピタキシャル成長によって形成する工程と、
前記ｓ波超伝導体層の上に第２ファンデルワールス層状物質を含む遷移金属ダイカルコゲナイド層をエピタキシャル成長によって形成する工程と、
を有することを特徴とする構造体の製造方法。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記遷移金属ダイカルコゲナイド層は、前記ｓ波超伝導体層の上に積層された複数の遷移金属ダイカルコゲナイドを含む高次トポロジカル絶縁体層であることを特徴とする請求項１に記載の構造体の製造方法。
【請求項３】
前記第２ファンデルワールス層状物質は、ＷＴｅ
２
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の構造体の製造方法。
【請求項４】
前記第１ファンデルワールス層状物質は、ＮｂＳｅ
２
、ＮｂＳ
２
、ＴａＳｅ
２
又はＴａＳ
２
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の構造体の製造方法。
【請求項５】
面方位が（０００１）面である主面に、［－１２－１０］方向を長手方向とする第１エッジを備えた第１凸部が形成された六方晶の基板を準備する工程と、
前記基板の上に第１ファンデルワールス層状物質を含むｓ波超伝導体層をエピタキシャル成長によって形成する工程と、
前記ｓ波超伝導体層の上に第２ファンデルワールス層状物質を含む遷移金属ダイカルコゲナイド層をエピタキシャル成長によって形成する工程と、
前記遷移金属ダイカルコゲナイド層の上に前記第１エッジの第１部分を覆う第１強磁性体層を形成する工程と、
を有することを特徴とする量子ビットの製造方法。
【請求項６】
前記遷移金属ダイカルコゲナイド層は、前記ｓ波超伝導体層の上に積層された複数の遷移金属ダイカルコゲナイドを含む高次トポロジカル絶縁体層であることを特徴とする請求項５に記載の量子ビットの製造方法。
【請求項７】
前記第２ファンデルワールス層状物質は、ＷＴｅ
２
を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の量子ビットの製造方法。
【請求項８】
前記第１ファンデルワールス層状物質は、ＮｂＳｅ
２
、ＮｂＳ
２
、ＴａＳｅ
２
又はＴａＳ
２
を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の量子ビットの製造方法。
【請求項９】
前記基板に、［－１２－１０］方向を長手方向とする第２エッジを備えた第２凸部が前記第１凸部から離れて形成されており、
前記第１強磁性体層は、前記第２エッジの第２部分を更に覆うように形成され、
前記遷移金属ダイカルコゲナイド層の上に、前記第１エッジの前記第１部分から離れた第３部分を覆う第２強磁性体層を形成する工程と、
前記遷移金属ダイカルコゲナイド層の上に、前記第１エッジの前記第１部分及び前記第３部分から離れた第４部分と、前記第２エッジの前記第２部分から離れた第５部分とを覆う第３強磁性体層を形成する工程と、
を有し、
前記第２強磁性体層は、前記第１エッジに沿う方向において、前記第１強磁性体層と前記第３強磁性体層との間にある請求項５又は６に記載の量子ビットの製造方法。
【請求項１０】
面方位が（０００１）面である第１主面に、［－１２－１０］方向を長手方向とする第１エッジを備えた第１凸部が形成された六方晶の基板と、
前記基板上に設けられ、面方位が（００１）面である第２主面に、［０１０］方向を長手方向とする第３エッジを有する第１ファンデルワールス層状物質を含むｓ波超伝導体層と、
前記ｓ波超伝導体層の上に設けられ、面方位が（００１）面である第３主面に、［０１０］方向を長手方向とする第４エッジを有する第２ファンデルワールス層状物質を含む遷移金属ダイカルコゲナイド層と、
前記遷移金属ダイカルコゲナイド層の上に設けられ、前記第１エッジの第１部分を覆う第１強磁性体層と、
を有することを特徴とする量子ビット。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、構造体、量子ビット、量子演算装置、構造体の製造方法及び量子ビットの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
マヨラナ粒子を用いた量子演算装置についての研究が行われている。マヨラナ粒子を発生させる構造として、二次元トポロジカル絶縁体とｓ波超伝導体とを組み合わせた構造が提案されている。二次元トポロジカル絶縁体としては、遷移金属ダイカルコゲナイドの層状物質であるＷＴｅ
２
の単層膜が用いられている。また、ＷＴｅ
２
の多層膜からなる高次トポロジカル絶縁体層についての研究も行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平９－７４２３２号公報
国際公開第２０２２／１３７４２１号
米国特許出願公開第２０２１／０３８８４８８号明細書
米国特許出願公開第２０２０／００９８９９０号明細書
【非特許文献】
【０００４】
N. Read and D. Green, Phys. Rev. B 61, 10267 (2000)
V. Mourik et al., Science 336, 25 (2012)
J. Alicea, Rep. Prog. Phys. 75, 076501 (2012)
S. Wu et al., Science 359, 76 (2018)
Y.-B. Choi et al., Nat. Mater 19, 974 (2020)
L. A. Walsh et al., 2D Mater. 4, 025044 (2017)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまで理論に基づく提案はされているものの、マヨラナ粒子を発生させるためのヒンジヘリカルチャネルを安定して発現させることが望まれている。
【０００６】
本開示の目的は、ヒンジヘリカルチャネルを安定して発現させることができる構造体、量子ビット、量子演算装置、構造体の製造方法及び量子ビットの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一形態によれば、面方位が（０００１）面である主面に、［－１２－１０］方向を長手方向とするエッジを備えた凸部が形成された六方晶の基板を準備する工程と、前記基板の上に第１ファンデルワールス層状物質を含むｓ波超伝導体層をエピタキシャル成長によって形成する工程と、前記ｓ波超伝導体層の上に第２ファンデルワールス層状物質を含む遷移金属ダイカルコゲナイド層をエピタキシャル成長によって形成する工程と、を有する構造体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、ヒンジヘリカルチャネルを安定して発現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、第１実施形態に係る構造体を示す斜視図である。
図２は、第１実施形態に係る構造体を示す断面図である。
図３は、第１実施形態に含まれる基板を示す斜視図である。
図４は、第１実施形態に含まれる基板を示す断面図である。
図５は、第１実施形態に係る構造体の製造方法を示す断面図である。
図６は、ＲＨＥＥＤによる観察の結果を示す図（その１）である。
図７は、ＲＨＥＥＤによる観察の結果を示す図（その２）である。
図８は、ＲＨＥＥＤによる観察の結果を示す図（その３）である。
図９は、ＲＨＥＥＤによる観察の結果を示す図（その４）である。
図１０は、ＲＨＥＥＤによる観察の結果を示す図（その５）である。
図１１は、ＲＨＥＥＤによる観察の結果を示す図（その６）である。
図１２は、基板、ｓ波超伝導体層及び遷移金属ダイカルコゲナイド層の原子配列を示す模式図（その１）である。
図１３は、基板、ｓ波超伝導体層及び遷移金属ダイカルコゲナイド層の原子配列を示す模式図（その２）である。
図１４は、第２実施形態に係る量子ビットを示す上面図である。
図１５は、第２実施形態に係る量子ビットを示す断面図（その１）である。
図１６は、第２実施形態に係る量子ビットを示す断面図（その２）である。
図１７は、第２実施形態に係る量子ビットを示す断面図（その３）である。
図１８は、第２実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す上面図（その１）である。
図１９は、第２実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す上面図（その２）である。
図２０は、第２実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す上面図（その３）である。
図２１は、第２実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す断面図（その１）である。
図２２は、第２実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す断面図（その２）である。
図２３は、第２実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す断面図（その３）である。
図２４は、第２実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す断面図（その４）である。
図２５は、第２実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す断面図（その５）である。
図２６は、第２実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す断面図（その６）である。
図２７は、第２実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す断面図（その７）である。
図２８は、第３実施形態に係る量子演算装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。本開示での結晶学的記載においては、個別方位を［］、個別面を（）でそれぞれ示している。また結晶学上の指数が負であることは、通常、"－"（バー）を数字の上に付すことによって表現されるが、本開示では数字の前に負の符号を付している。本開示においては、Ｘ１－Ｘ２方向、Ｙ１－Ｙ２方向、Ｚ１－Ｚ２方向を相互に直交する方向とする。Ｘ１－Ｘ２方向及びＹ１－Ｙ２方向を含む面をＸＹ面と記載し、Ｙ１－Ｙ２方向及びＺ１－Ｚ２方向を含む面をＹＺ面と記載し、Ｚ１－Ｚ２方向及びＸ１－Ｘ２方向を含む面をＺＸ面と記載する。なお、便宜上、Ｚ１－Ｚ２方向を上下方向とし、Ｚ１側を上側、Ｚ２側を下側とする。また、平面視とは、Ｚ１側から対象物を視ることをいい、平面形状とは、対象物をＺ１側から視た形状のことをいう。
（【００１１】以降は省略されています）

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