新奇マヨラナ粒子発見に向けたInSb量子ポイントコンタクトの伝導特性研究

研究InSb量子点接触的传导特性以发现新型马约拉纳粒子

• 批准号: 19J10635
• 负责人: 増田 貴史
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J10635/
• 关键词: メゾスコピック系; 量子ポイントコンタクト; 量子細線; スピン軌道相互作用; 半導体物性

本研究ではInSbトレンチゲート量子ポイントコンタクトを作製し、電気伝導に対するスピン軌道相互作用の影響を調べた。また超伝導薄膜電極を持つ量子ポイントコンタクト試料の作製を試みた。本年度は、InSbトレンチゲート量子ポイントコンタクトの中央にセンターゲートを付加することにより、電気伝導特性のゲート制御性改善を行った。また試料のセンターゲートに電圧を印加することによるラシュバのスピン軌道相互作用変調を試みた。ゼロ磁場における電子スピンの分裂を観測し、スピン軌道相互作用がセンターゲート電圧によって変調されることを確認した。マヨラナ粒子の検出実験を行うためには、前提としてラシュバのスピン軌道相互作用の大きさを変調させることのできる擬一次元半導体デバイスが必要となる。本研究では原子層堆積(ALD)法によりInSbトレンチゲート量子ポイントコンタクト試料の表面に酸化アルミニウム薄膜を堆積し、その上から金属製センターゲートを取り付けるという手法でゲートを付加した。狭ギャップ半導体であるInSbにおいては絶縁性・制御性の優れたゲートの作製が課題であり、トレンチゲートとセンターゲートの組み合わせによりゲート制御性を改善することに成功した。またセンターゲート電圧を制御することでラシュバのスピン軌道相互作用を変調することが可能であり、電気伝導測定によって電子スピンの分裂を観測することでその効果を確かめた。トレンチゲートと金属ゲートの組み合わせは量子ポイントコンタクト構造のみならず他の低次元半導体構造にも応用でき、トップダウン法によるInSbナノデバイス作製研究についても貢献した。

In this study, we investigated the influence of quantum interaction on the interaction of electrons and electrons. Superconducting thin film electrodes are used for quantum chemistry test. This year, we will improve the performance of the semiconductor devices and improve the electrical conductivity of semiconductor devices. The test results show that: The magnetic field of the electron beam is measured, and the orbital interaction is confirmed. The particle detection process is based on the premise that the interaction between the particles and the orbit is large and necessary. In this study, atomic layer deposition (ALD) method was used to deposit InSb thin films on the surface of the samples, and metal thin films were deposited on the surface of the samples. The problem of semiconductor manufacturing is that the semiconductor manufacturing process is very successful. For example, if the voltage of the electron is controlled, the orbit interaction of the electron is controlled. The composition of metal particles and their quantum structure is a contribution to the study of InSb particle structure and its application in low-dimensional semiconductor structures.

项目成果

オクラホマ大学(米国)

俄克拉荷马大学（美国）

量子伝導物性研究室

量子电导实验室

Transport Characteristics of InSb In-Plane Trench Gate Quantum Point Contact Devices with Metal Center Gate

金属中心栅InSb面内沟槽栅量子点接触器件的输运特性

• 发表时间: 2019
• 作者: T. Masuda;K. Nagase;K. S. Wickramasinghe;T. D. Mishima;M. B. Santos;M. Kohda;J. Nitta;and Y. Hirayama
• 通讯作者: and Y. Hirayama