×
04.04.2018
218.016.3665

Способ получения кремния с изотопическим составом Si, Si

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технологии трансмутационного легирования полупроводниковых материалов, в частности к получению кремния с определенным изотопическим составом, который может быть использован для создания квантовых битов информации на ядерных спинах атомов фосфора, полученных трансмутацией отдельных атомов такого кремния. Для этого монокристалл кремния облучается тепловыми нейтронами. После облучения кремний будет состоять только из изотопов Si, Si и фосфора Р. Использование такого кремния позволит увеличить время релаксации спинов атомов фосфора с нескольких миллисекунд до нескольких часов при температуре 4К, или до 40 минут при комнатной температуре. Этого времени более чем достаточно для использования подобных квантовых битов для вычислений, при этом открывается возможность использования в лабораториях, не оборудованных охлаждающими установками.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технологии трансмутационного легирования полупроводниковых материалов, в частности к получению кремния с определенным изотопическим составом, который может быть использован для создания квантовых битов информации на ядерных спинах атомов фосфора, полученных трансмутацией отдельных атомов такого кремния. Такие квантовые биты можно использовать при комнатной температуре и время релаксации спина атома составляет более получаса, что делает их очень хорошими кандидатами на роль квантовой памяти для квантового компьютера.

Для трансмутационного легирования уже готового монокристаллического кремния, выращенного методом Чохральского, с содержанием изотопов (30Si - 2%, 29Si - 5%, 28Si - 92%) используются потоки нейтронов в камере реактора. Разница будет заключаться только в равномерности потока, движении подложки в камере, количестве доз облучения и величине облучаемой энергии.

В патенте РФ 2193610 для изменения электрофизических параметров используют изменение во времени потока нейтронов в камере реактора. Такой способ также не позволяет получать определенный изотопический состав атомов кремния, к тому же для равномерного облучения необходимо дополнительное передвижение слитка кремния по камере реактора.

В статье (Room-TemperatureQuantumBitStorageExceeding 39 MinutesUsingIonizedDonorsinSilicon-28 DOI: 10.1126/science.1239584) для получения квантовых битов информации использовали кремний, состоящий из изотопов 30Si. Данный кремний был получен при помощи масс-сепаратора, разделяющего изотопы по весу. Но такая технология очень дорого стоит для промышленного использования. Предложенный нами способ проще в изготовлении и при этом дает схожие результаты.

Известен патент США 4119441. В нем трансмутационно легируют кремний атомами фосфора для изменения удельного профиля сопротивления в веществе. Он основан на переходе . Но данный способ не позволяет управлять изотопическим составом вещества, он лишь частично переводит одни изотопы в другие.

Задача изобретения заключается в получении кремния с определенным изотопическим составом, на основе которого можно получать квантовые биты информации на атомных спинах фосфора, полученные путем трансмутационного легирования исходных атомов кремния.

В основу изобретения положена задача создания кремния, состоящего преимущественно из изотопов 28Si и 30Si, которые имеют нулевой ядерный спин, сам по себе кремний содержит порядка 93% изотопов 28Si (Spin=0), 5% изотопа 29Si (Spin=1/2), 2% изотопа 30Si (Spin=0).

Сущность изобретения состоит в последующем друг за другом облучении кремния тепловыми нейтронами с энергией от 8.5 до 16.9 MeV. Этого можно достичь, используя генератор Pu-(alpha)-Be, который обладает определенным спектром по энергии излучаемых нейтронов, схожим для выполнения поставленной задачи. К тому же им можно более равномерно облучить слиток кремния, чем в камере реактора, в котором для этого его приходится передвигать по всей камере и вращать. С его помощью можно снизить количество изотопов 29Si путем трансмутации их в 30Si.

При захвате изотопом 29Si нейтрона с энергией 8.5 MeV и выше происходит трансмутация . Для трансмутации минимальная пороговая энергия нейтронов должна равняться 10.6 MeV. При энергии выше 16.9 MeV будет протекать нежелательная для нас реакция перехода , при которой будут появляться из основной массы вещества, создающие шум изотопы.

Изотоп кремния 29Si имеет ненулевой спин ядра, который оказывает шумовое воздействие на ядерные спины фосфора, уменьшая их время релаксации. Одновременно с этим будет проходить легирование атомами фосфора , таким образом можно избавиться от шумовых изотопов и увеличить количество изотопов, пригодных для трансмутации их в фосфор. Превращения в этом случае не будет.

Создание квантовых битов в кремнии основывается на трансмутации отдельных изотопов кремния, при этом неконтролируемо меняется и количество других изотопов в кремнии относительно друг друга. В данном патенте предлагается не просто изменить пропорциональное соотношение изотопов в веществе, а полностью трасмутировать отдельные атомы конкретного типа изотопа в другой изотоп для получения преимуществ в использовании данного вещества для квантовых вычислений.

Использование такого кремния позволит увеличить время релаксации спинов атомов фосфора с нескольких миллисекунд при температуре 4К до нескольких часов при температуре 4К, или до 40 минут при комнатной температуре. Этого времени более чем достаточно для использования подобных квантовых битов для вычислений, при этом открывается возможность использования в лабораториях, не оборудованных охлаждающими установками.

После получения нужного кремния, легированного фосфором путем трансмутационного легирования и отжига образовавшихся вакансий, можно приступать к квантовым вычислениям на квантовых битах (спинах атомов фосфора). Благодаря эффекту спинового эха можно следить за состоянием спина ядра фосфора(направлением спина), а с помощью электромагнитного импульса осуществлять изменение состояний спина. Направления спина ядра фосфора по направлению поля может обозначать логический ноль, а против - логическую единицу.

Источники информации

1. Патент РФ 2193610.

2. Room-Temperature Quantum Bit Storage Exceeding 39 Minutes Using Ionized Donors in Silicon-28 DOI: 10.1126/science.1239584.

3. Патент US 411944.

Способ получения кремния с определенным изотопическим составом Si, Si путем нейтронного трансмутационного легирования, отличающийся тем, что облучение кремния проводят нейтронами с энергией от 8,5 до 16,9 MeV.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 68.
27.04.2013
№216.012.3bcc

Способ формирования контурной диаграммы направленности антенной решетки

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для управления комплексными взвешивающими устройствами в каналах антенных решеток по критерию максимума заданного энергетического функционала. Техническим результатом изобретения является формирование диаграммы направленности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480869
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.10.2015
№216.013.8505

Способ и устройство детоксикации организма

Группа изобретений относится к медицинской технике, нефрологии, урологии, токсикологии и реаниматологии, системам заместительной терапии (ЗТ) и детоксикации и может быть использована в лечении больных с почечной недостаточностью, для замещения утраченной функции выведения метаболитов и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565656
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.01.2016
№216.013.9ff2

Способ изготовления электронных узлов на гибком носителе без процессов пайки и сварки

Изобретение относится к технологии производства многокристальных модулей, микросборок и модулей на основе печатных плат с внутренним монтажом компонентов. Технический результат - создание способа производства максимально компактных, надежных, быстродействующих и более экономичных в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572588
Дата охранного документа: 20.01.2016
10.02.2016
№216.014.c2f7

Фотокатодный узел

Изобретение относится к фотокатодным узлам вакуумных высокочувствительных, термо- и радиационно-стойких приемников излучений и приемников изображений для спектрального диапазона 0,19-0,45 мкм. Технический результат - расширение спектральной области чувствительности к электромагнитному...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574214
Дата охранного документа: 10.02.2016
10.06.2016
№216.015.498f

Источник рентгеновского излучения

Изобретение относится к области рентгеновской техники. Источник рентгеновского излучения содержит автокатод, рабочей областью которого является кромка круглого отверстия в проводящем слое, а антикатод (анод) выполнен симметричным относительно оси отверстия автокатода в виде фигуры вращения и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586621
Дата охранного документа: 10.06.2016
25.08.2017
№217.015.bf1c

Аккумулятор давления

Изобретение относится к автономным источникам сжатого газа, а именно к низкотемпературным генераторам чистого азота при сжигании пиротехнических зарядов. Аккумулятор давления содержит сферический корпус, внутри которого на опоре цилиндрической перфорированной гильзы, закрытой запальной крышкой,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617036
Дата охранного документа: 19.04.2017
26.08.2017
№217.015.d398

Способ снижения радиолокационной заметности объекта

Изобретение относится к технике защиты объектов от обнаружения с помощью радиолокационного излучения. Особенностью заявленного способа снижения радиолокационной заметности объекта является то, что плазменное образование создают с помощью высоковольтного коронного лавинно-стримерного импульсного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621461
Дата охранного документа: 06.06.2017
26.08.2017
№217.015.dd03

Способ измерения механических напряжений в мэмс-структурах

Использование: для измерения механических напряжений в МЭМС структурах. Сущность изобретения заключается в том, что способ измерения механических напряжений в МЭМС структурах включает формирование между пленкой-покрытием и основой промежуточного слоя, при этом промежуточный слой может иметь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624611
Дата охранного документа: 04.07.2017
29.12.2017
№217.015.f120

Электронная система компенсационного акселерометра

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для построения электронной системы преобразователя линейных ускорений. Электронная система компенсационного акселерометра содержит дифференциальный емкостный преобразователь, двухфазный генератор переменного тока,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638919
Дата охранного документа: 18.12.2017
19.01.2018
№218.016.009e

Суперконденсатор на основе кмоп-технологии

Изобретение относится к твердотельному суперконденсатору и может быть использовано в устройствах хранения энергии разнообразных интегральных микросхем. Суперконденсатор содержит два электрода, размещенный между ними диэлектрический слой, конформно расположенный на нижнем электроде, при этом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629364
Дата охранного документа: 29.08.2017
Показаны записи 1-10 из 14.
27.04.2013
№216.012.3bcc

Способ формирования контурной диаграммы направленности антенной решетки

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для управления комплексными взвешивающими устройствами в каналах антенных решеток по критерию максимума заданного энергетического функционала. Техническим результатом изобретения является формирование диаграммы направленности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480869
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.10.2015
№216.013.8505

Способ и устройство детоксикации организма

Группа изобретений относится к медицинской технике, нефрологии, урологии, токсикологии и реаниматологии, системам заместительной терапии (ЗТ) и детоксикации и может быть использована в лечении больных с почечной недостаточностью, для замещения утраченной функции выведения метаболитов и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565656
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.01.2016
№216.013.9ff2

Способ изготовления электронных узлов на гибком носителе без процессов пайки и сварки

Изобретение относится к технологии производства многокристальных модулей, микросборок и модулей на основе печатных плат с внутренним монтажом компонентов. Технический результат - создание способа производства максимально компактных, надежных, быстродействующих и более экономичных в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572588
Дата охранного документа: 20.01.2016
10.02.2016
№216.014.c2f7

Фотокатодный узел

Изобретение относится к фотокатодным узлам вакуумных высокочувствительных, термо- и радиационно-стойких приемников излучений и приемников изображений для спектрального диапазона 0,19-0,45 мкм. Технический результат - расширение спектральной области чувствительности к электромагнитному...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574214
Дата охранного документа: 10.02.2016
10.06.2016
№216.015.498f

Источник рентгеновского излучения

Изобретение относится к области рентгеновской техники. Источник рентгеновского излучения содержит автокатод, рабочей областью которого является кромка круглого отверстия в проводящем слое, а антикатод (анод) выполнен симметричным относительно оси отверстия автокатода в виде фигуры вращения и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586621
Дата охранного документа: 10.06.2016
25.08.2017
№217.015.bf1c

Аккумулятор давления

Изобретение относится к автономным источникам сжатого газа, а именно к низкотемпературным генераторам чистого азота при сжигании пиротехнических зарядов. Аккумулятор давления содержит сферический корпус, внутри которого на опоре цилиндрической перфорированной гильзы, закрытой запальной крышкой,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617036
Дата охранного документа: 19.04.2017
26.08.2017
№217.015.d398

Способ снижения радиолокационной заметности объекта

Изобретение относится к технике защиты объектов от обнаружения с помощью радиолокационного излучения. Особенностью заявленного способа снижения радиолокационной заметности объекта является то, что плазменное образование создают с помощью высоковольтного коронного лавинно-стримерного импульсного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621461
Дата охранного документа: 06.06.2017
26.08.2017
№217.015.dd03

Способ измерения механических напряжений в мэмс-структурах

Использование: для измерения механических напряжений в МЭМС структурах. Сущность изобретения заключается в том, что способ измерения механических напряжений в МЭМС структурах включает формирование между пленкой-покрытием и основой промежуточного слоя, при этом промежуточный слой может иметь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624611
Дата охранного документа: 04.07.2017
29.12.2017
№217.015.f120

Электронная система компенсационного акселерометра

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для построения электронной системы преобразователя линейных ускорений. Электронная система компенсационного акселерометра содержит дифференциальный емкостный преобразователь, двухфазный генератор переменного тока,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638919
Дата охранного документа: 18.12.2017
19.01.2018
№218.016.009e

Суперконденсатор на основе кмоп-технологии

Изобретение относится к твердотельному суперконденсатору и может быть использовано в устройствах хранения энергии разнообразных интегральных микросхем. Суперконденсатор содержит два электрода, размещенный между ними диэлектрический слой, конформно расположенный на нижнем электроде, при этом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629364
Дата охранного документа: 29.08.2017
+ добавить свой РИД