量子電腦硬體
設計在 4 K 左右運作量子位元控制電路的低溫 CMOS 時，必須考慮的低溫下 MOSFET 特性變化，下列何者正確？
- A臨界電壓升高、次臨界擺幅變小（電流上升變陡），因此無法直接使用室溫用的電晶體模型
- B載子遷移率下降，次臨界漏電流比室溫時更大
- C矽會變成超導體，因此通道電阻變為零
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正確答案：A. 臨界電壓升高、次臨界擺幅變小（電流上升變陡），因此無法直接使用室溫用的電晶體模型
低溫下晶格振動（聲子）造成的散射減少，載子遷移率提高，漏電流也大幅減少。另一方面，臨界電壓升高，次臨界擺幅變小，但會停在遠大於理論值 (k_B T/q) ln 10（4 K 時約 0.8 mV/dec）的值。此外還有載子凍結、元件變異增加等現象，因此要根據低溫下量測的特性重新建立模型來設計電路。消耗功率也必須控制在 4 K 段的冷卻能力（約 1 W）以內。
- A. 正確。必須配合低溫下量測的特性，重新建立模型。
- B. 變化方向相反。低溫下遷移率提高，漏電流減少。
- C. 矽 MOSFET 的通道即使在低溫下也不會變成超導。