半導体"核スピン"超格子の作製と物性研究への応用

半导体“核自旋”超晶格的制备及其在凝聚态物质研究中的应用

• 批准号: 13874039
• 负责人: 伊藤 公平
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13874039/
• 关键词: 量子ホール効果; 同位体; スピントロニクス; 核スピン; 半導体; 磁気共鳴

最近の光NMRや量子ホール効果の測定により、4K程度の比較的高い温度でも核スピンの効果が顕著に現れることが確認された。これらの実験では、GaAs/GaAlAsが用いられ、^<69>Ga、^<71>Ga、^<75>Asの核スピンが観測された。このように新しいNMRが開発され、物理現象が発見された現在、半導体中の核スピン分布を系統的に操作することが新しいデバイスの開発や物理の発見につながる可能性が高くなった。よって、本申請では核スピン"あり"と"なし"の安定同位体を有するSiとGeを用いて核スピン超構造を作製し、系統的な核スピン研究を実施することを目的としている。今年度は、シリコン核スピンを利用した量子コンピュータの構成をまとめることに成功し論文として発表した。また、28Si、29si、30si同位体のバルク単結晶成長と、それらを原始レベルの制御で交互に積層した28si/30si同位体超格子の作製に成功した。成長された同位体超格子は2次イオン質量分析装置(SIMS)とラマン分光により評価され、実際に原子レベルの精度で異なる同位体が積層されていることを確認した。今後は核スピンなしとありの28Si/29Siの積層を行い目的とする核スピン物性の解明に利用する。

Recent の NMR や light quantum ホ ー ル sharper determination of fruit の に よ り, high degree of 4 k の comparison い temperature で も nuclear ス ピ ン の unseen fruit が 顕 the に now れ る こ と が confirm さ れ た. こ れ ら の be 験 で は, GaAs/GaAlAs が with い ら れ, ^ < 69 > Ga, ^ < 71 > Ga, ^ < 75 > As の nuclear ス ピ ン が 観 measuring さ れ た. New し こ の よ う に い NMR が open 発 さ れ, physical phenomena が 発 see さ れ た now, semiconductor の nuclear ス ピ に を ン distribution system operation す る こ と が new し い デ バ イ ス の open 発 や physical の 発 see に つ な が likely が る く な っ た. よ っ て, this application で は nuclear ス ピ ン "あ り" と "な し" の stability with the bit body を す る Si と Ge を with い て nuclear ス ピ ン し, the super structure を cropping system of nuclear ス な ピ ン research を be applied す る こ と を purpose と し て い る. Our は, シ リ コ ン nuclear ス ピ ン を using し た quantum コ ン ピ ュ ー タ の constitute を ま と め る こ と に successful し paper と し て 発 table し た. ま た, 28, 29 si, si, si in the bit body の バ ル ク 単 crystal growth と, そ れ ら を original レ ベ ル の suppression で interaction に horizon し た 28 si / 30 si system with a body of super grid の に successful し た. Growth さ れ た superlattice with a body は twice イ オ ン quality analysis device (SIMS) と ラ マ ン spectral に よ り review 価 さ れ, the event be に atomic レ ベ ル の precision で different な る with a body が horizon さ れ て い る こ と を confirm し た. In the future, the <s:1> nuclear スピ な な <s:1> とあ とあ とあ とあ <s:1> <s:1> を 28Si/29Si <s:1> accumulation を is carried out with the <s:1> purpose of とする nuclear スピ <s:1> physical property <e:1> clarification に utilization する.

项目成果

T.D.Ladd, J.R.Goldman, F.Yamaguchi, Y.Yamamoto, E.Abe, K.M.Itoh: "An All Silicon Quantum Computer"Phys.Rev.Lett.. 89. 017901-1 (2002)

T.D.Ladd、J.R.Goldman、F.Yamaguchi、Y.Yamamoto、E.Abe、K.M.Itoh：“全硅量子计算机”Phys.Rev.Lett.. 89. 017901-1 (2002)

A.V.Kolobov, K.Morita, K.M.Itoh, E.E.Haller: "A Raman Scattering Study of Self-Assembled Pure Isotope Ge/Si(100) Quantum Dots]"Appl.Phys.Lett.. 81・20. 3855-3857 (2002)

A.V.Kolobov、K.Morita、K.M.Itoh、E.E.Haller：“自组装纯同位素 Ge/Si(100) 量子点的拉曼散射研究]”Appl.Phys.Lett.. 81・20（2002 年） ）

J.Kato, K.M.Itoh: "Far-Infrared Spectroscopy of Coulomb Gap in Compensated Semiconductors"J.Phys.Soc.Jpn.Suppl.. (印刷中).

J. Kato，K. M. Itoh：“补偿半导体库仑间隙的远红外光谱”J. Phys Soc Jpn。

K.Morita, K.M.Itoh, L.Hoffmann, B.Bech Nielsen, H.Harima, K.Mizoguchi: "Raman Investigation of the Localized Vibrational Mode of Carbon in Strain-Relaxed Si_1-_xGe_x : C"Jpn.J.Appl.Phys.. 40.10. 5905-5906 (2001)

K.Morita、K.M.Itoh、L.Hoffmann、B.Bech Nielsen、H.Harima、K.Mizoguchi：“应变松弛 Si_1-_xGe_x 中碳的局域振动模式的拉曼研究：C”Jpn.J.Appl。

K.M.Itoh, M.Watanabe, Y.Ootuka, E.E.Haller: "Comparison of the Effects of the Doping-Compensation and Magnetic-Field on the Metal-Insulator Transition of Ge : Ga"J.Phys.Soc.Jpn.Suppl.. (印刷中).

K.M.Itoh、M.Watanabe、Y.Ootuka、E.E.Haller：“掺杂补偿和磁场对 Ge : Ga 金属-绝缘体转变的影响的比较”J.Phys.Soc.Jpn.Suppl.. （在新闻）。