量子元件與材料
＃鍺量子點陣列製作平台
＃鍺量子點單電洞電晶體製作與整合技術
＃具高自旋霍爾角之拓樸絕緣體
量子計算之關鍵儲存與讀取元件研究
一、願景與優勢
隨著半導體技術近一甲子的快速發展，電晶體節點快速微縮已準備進入埃時代(Å)。埃米尺度下的微觀量子效應日益顯著，如何操控並善用千變萬化的量子行為來增進計算效能、提高儲存密度、更有效的加密與解密和擴增通訊傳輸的載量，是全球ICT產業下一個60年發展的主旋律。行遠自邇，本團隊結合台灣引以為傲的CMOS邏輯，再加上獨特的矽基–鍺量子點，佐以超高速矽射頻操控技術，融合出全球唯一、匠功獨具、適應台灣產業脈絡的特色「鍺量子點研究」。透過本研究之開展，期為台灣下一代科學發展投石問路，為下一世代台灣高科技產業發展再譜波瀾壯闊的量子樂章。
二、目標方向
以CMOS製程技術，研發前瞻鍺量子計算之關鍵元件: (1)鍺量子點量子位元陣列、(2)鍺量子點單電子/電洞電晶體讀取元件以及(3)整合矽鍺/鍺量子點量子位元與單電子/電洞電晶體讀取/控制元件等進行奠基研究。
三、研究內容與關鍵技術
團隊已建構鍺量子點陣列製作平台以及實現鍺量子點單電洞電晶體製作與整合技術。
四、現有成果
團隊已成功開發精準地定義鍺量子點的顆數、大小以及空間位置。而且可與控制電極自我對準，直接調製量子點的能階以及量子點之間的耦合位障。可以進一步製作以CMOS整合製作的鍺量子位元與高溫操作的單電子電晶體。
開發磁性拓樸絕緣體的量子自旋霍爾效應，
以量子計算為導向的材料開發
一、願景與優勢
現今半導體電子元件正面臨尺度不斷微縮的物理瓶頸，使得對具有高可擴展性和低功耗且超越CMOS技術的需求更加迫切，電子除電荷外亦具備獨特且重要之量子特性(如自旋)，被視為開發下一世代關鍵元件的重要基礎之一。團隊預期將開發新穎量子材料用於提升低溫非超導式記憶體之性能以實現高可擴展性之量子電腦，同時亦可作為發展下世代量子材料與自旋拓樸電子元件等重要研究之基礎。
二、目標方向
磁阻式記憶體具極快存取速度、低功耗以及非揮發性等優點且發展相較超導記憶體更為成熟，有望作為克服量子電腦微縮性瓶頸的方法之一，而拓樸絕緣體為當今熱門研究之量子材料之一，其獨特之材料物性，使我們有機會實現超低能耗之電荷調控或產生電子自旋之量子現象。開發以拓樸絕緣體為主之低溫嵌入式磁阻記憶體不僅可用於優化低溫非超導記憶體之性能表現，更能促進低溫系統與量子電腦之發展。
三、研究內容與關鍵技術
團隊將致力於開發具高自旋霍爾角之拓樸絕緣體，受其材料內部強大自旋軌域耦合作用影響，我們可藉由電荷-自旋轉換操控以誘發自旋電子位元動態行為之改變並研究其在低溫下之行為表現，以開發作為提升低溫磁阻式記憶體性能表現之關鍵材料。
四、現有成果
團隊目前已成功開發出室溫下具有極高自旋軌道矩效率之鐵磁/拓樸絕緣體異質結構。
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