Improved On-Resistance of Cryogenic LDMOS Devices Utilizing a Field Plate for Scaling Up Trapped Ion Quantum Computers
Notice bibliographique
Résumé
Integrated cryogenic analog multiplexers are essential for scaling up trapped ion quantum computers (TIQC). They require high-voltage devices, such as LDMOS, to operate within the required voltage range of upto ±40 V. However, at cryogenic temperatures, below 40 K, LDMOS devices exhibit a diode-like behavior, leading to nonlinear on-resistance at low VDS. This negatively affects settling time and transfer function linearity of the required analog multiplexers. Previous work on cryogenic LDMOS focused on characterizing and modeling their behavior. This work explores the use of a field plate to improve the on-resistance performance of LDMOS devices at cryogenic temperatures. Our field plate engineered device was fabricated and measured at cryogenic temperatures alongside a baseline device. Our key findings include: 1) a field plate is essential at cryogenic temperatures; 2) it reduces on-resistance by six orders of magnitude at low VDS; 3) it degrades the breakdown voltage; 4) device nonlinear region span decreases to 40 mV compared to the previous threshold of 400 mV. Finally, TCAD-based cryogenic simulations demonstrate that the remaining threshold stems from an energy barrier in the conduction band at STI corners. These results show for the first time that regaining the linear behavior of LDMOS devices’ on-resistance at cryogenic temperatures can be achieved, which is essential to scale up the number of qubits and hence bring quantum computers to commercial use.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».