We report electron transport measurements of a silicon double dot formed in multigated metal-oxide-semiconductor structures with a 15-nm-thick silicon-on-insulator layer. Tunable tunnel coupling enables us to observe an excitation spectrum in weakly coupled dots and an energy level anticrossing in strongly coupled ones. Such a quantum dot molecule with both charge and energy quantization provides the essential prerequisite for future implementation of silicon-based quantum computations.

1.
T.
Hayashi
,
T.
Fujisawa
,
H. D.
Cheong
,
Y. H.
Jeong
, and
Y.
Hirayama
,
Phys. Rev. Lett.
91
,
226804
(
2003
).
2.
J. R.
Petta
,
A. C.
Johnson
,
J. M.
Taylor
,
E. A.
Laird
,
A.
Yacoby
,
M. D.
Lukin
,
C. M.
Marcus
,
M. P.
Hanson
, and
A. C.
Gossard
,
Science
309
,
2180
(
2005
).
3.
F. H. L.
Koppens
,
C.
Buizert
,
K. J.
Tielrooij
,
I. T.
Vink
,
K. C.
Nowack
,
T.
Meunier
,
L. P.
Kouwenhoven
, and
L. M. K.
Vandersypen
,
Nature (London)
442
,
766
(
2006
).
5.
B. E.
Kane
,
Nature (London)
393
,
133
(
1998
).
6.
A. M.
Tyryshkin
,
S. A.
Lyon
,
W.
Jantsch
, and
F.
Schäffler
,
Phys. Rev. Lett.
94
,
126802
(
2005
).
7.
J.
Gorman
,
D. G.
Hasko
, and
D. A.
Williams
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
090502
(
2005
).
8.
A.
Fujiwara
,
H.
Inokawa
,
K.
Yamazaki
,
H.
Namatsu
,
Y.
Takahashi
,
N. M.
Zimmerman
, and
S. B.
Martin
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
053121
(
2006
).
9.
S. D.
Lee
,
S. J.
Shin
,
S. J.
Choi
,
J. J.
Lee
,
J. B.
Choi
,
S.
Park
,
S.-R. E.
Yang
,
S. J.
Lee
, and
T. H.
Zyung
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
023111
(
2006
).
10.
V. C.
Chan
,
T. M.
Buehler
,
A. J.
Ferguson
,
D. R.
McCamey
,
D. J.
Reilly
,
A. S.
Dzurak
,
R. G.
Clark
,
C.
Yang
, and
D. N.
Jamieson
,
J. Appl. Phys.
100
,
106104
(
2006
).
11.
Y. J.
Hu
,
H. O. H.
Churchill
,
D. J.
Reilly
,
J.
Xiang
,
C. M.
Lieber
, and
C. M.
Marcus
,
Nat. Nanotechnol.
2
,
622
(
2007
).
12.
N.
Shaji
,
C. B.
Simmons
,
M.
Thalakulam
,
L. J.
Klein
,
H.
Qin
,
H.
Luo
,
D. E.
Savage
,
M. G.
Lagally
,
A. J.
Rimberg
,
R.
Joynt
,
M.
Friesen
,
R. H.
Blick
,
S. N.
Coppersmith
, and
M. A.
Eriksson
, arXiv:0708.0794.
13.
M. G.
Peters
,
S. G.
den Hartog
,
J. I.
Dijkhuis
,
O. J. A.
Buyk
, and
L. W.
Molenkamp
,
J. Appl. Phys.
84
,
5052
(
1998
).
14.
L.
Zhuang
,
L. J.
Guo
, and
S. Y.
Chou
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
1205
(
1998
).
15.
H. W.
Liu
,
T.
Fujisawa
,
Y.
Ono
,
H.
Inokawa
,
A.
Fujiwara
,
K.
Takahashi
, and
Y.
Hirayama
,
Phys. Rev. B
77
,
073310
(
2008
).
16.
H.
Inokawa
and
Y.
Takahashi
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
43
,
L1048
(
2004
).
17.
C. H.
Liang
,
L.
Li
, and
H. Q.
Zhai
,
IEE Proc. Microwaves, Antennas Propag.
151
,
217
(
2004
).
18.
S. J.
Angus
,
A. J.
Ferguson
,
A. S.
Dzurak
, and
R. G.
Clark
,
Nano Lett.
7
,
2051
(
2007
).
19.
E. B.
Foxman
,
P. L.
McEuen
,
U.
Meirav
,
N. S.
Wingreen
,
Y.
Meir
,
P. A.
Belk
,
N. R.
Belk
,
M. A.
Kastner
, and
S. J.
Wind
,
Phys. Rev. B
47
,
10020
(
1993
).
20.
W. G.
van der Wiel
,
S.
De Franceschi
,
J. M.
Elzerman
,
T.
Fujisawa
,
S.
Tarucha
, and
L. P.
Kouwenhoven
,
Rev. Mod. Phys.
75
,
1
(
2003
).
21.
F. R.
Waugh
,
M. J.
Berry
,
D. J.
Mar
,
R. M.
Westervelt
,
K. L.
Campman
, and
A. C.
Gossard
,
Phys. Rev. Lett.
75
,
705
(
1995
).
22.
J. M.
Golden
and
B. I.
Halperin
,
Phys. Rev. B
53
,
3893
(
1996
).
23.
K.
Bladh
,
D.
Gunnarsson
,
E.
Hurfeld
,
S.
Devi
,
C.
Kristoffersson
,
B.
Smalander
,
S.
Pehrson
,
T.
Claeson
,
P.
Delsing
, and
M.
Taslakov
,
Rev. Sci. Instrum.
74
,
1323
(
2003
).
24.
N. C.
van der Vaart
,
S. F.
Godijin
,
Y. V.
Nazarov
,
C. J. P. M.
Harmans
,
J. E.
Mooij
,
L. W.
Molenkamp
, and
C. T.
Foxon
,
Phys. Rev. Lett.
74
,
4702
(
1995
).
25.
J.
Zang
,
J. L.
Birman
,
A. R.
Bishop
, and
L.
Wang
,
Int. J. Mod. Phys. B
11
,
1463
(
1997
).
26.
T.
Hatano
,
M.
Stopa
, and
S.
Tarucha
,
Science
309
,
268
(
2005
).
27.
Y.
Hada
and
M.
Eto
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
43
,
7329
(
2004
).
You do not currently have access to this content.