核スピン検出用単電子トランジスタの試作

これまで研究を行ってきたSTMリソグラフィー技術の確立に向けて、フラッシングによる基板平坦化に関する研究を行った。これまでの成果で水素レジストを用いた手法の有効性は確認できているものの、検出対象である核スピンを有する不純物ドナー原子の安定な配置には、より平坦な基板表面を得ることが必要不可欠であるとの考察からこの課題に取り組んだ。フラッシングの各種パラメータ(加熱温度、スケジュール)を変化させ、より平坦な表面を得るため条件を求めた。また基板濃度およびフラッシング条件と平坦性の関係を統合的に理解した。また、水素レジストの吸着効率を向上させるための新しい水素クラッキングセルの開発や、SiGe単結晶膜の成膜実験などを行った。これら結果を用いることにより、所望の位置にドナー原子を配置することが可能となり、ひいては単電子トランジスタによるスピンの検出が可能となる。研究目的である核スピンの検出の実現は今後の課題となったが、すでに我々独自に確立したSTMリソグラフィー技術、単電子トランジスタの作製プロセス、エピタキシャル成長技術、極低温技術など、個別の技術を組み合わせることにより当初の研究目的は十分達成可能と考えられる。今後の研究の発展として、我々がすでに開発している汎用性のある量子計算アルゴリズムを核スピン量子ビットに適用することが重要課題となっており、この課題に対して本研究の成果は大きな寄与を与えるものである。

これまで研究を行ってきたSTMリソグラフィー技術の確立に向けて、フラッシングによる基板平坦化に関する研究を行った。これまでの成果で水素レジストを用いた手法の有効性は確認できているものの、検出対象である核スピンを有する不純物ドナー原子の安定な配置には、より平坦な基板表面を得ることが必要不可欠であるとの考察からこの課題に取り組んだ。フラッシングの各種パラメータ(加熱温度、スケジュール)を変化させ、より平坦な表面を得るため条件を求めた。また基板濃度およびフラッシング条件と平坦性の関係を統合的に理解した。また、水素レジストの吸着効率を向上させるための新しい水素クラッキングセルの開発や、SiGe単結晶膜の成膜実験などを行った。これら結果を用いることにより、所望の位置にドナー原子を配置することが可能となり、ひいては単電子トランジスタによるスピンの検出が可能となる。研究目的である核スピンの検出の実現は今後の課題となったが、すでに我々独自に確立したSTMリソグラフィー技術、単電子トランジスタの作製プロセス、エピタキシャル成長技術、極低温技術など、個別の技術を組み合わせることにより当初の研究目的は十分達成可能と考えられる。今後の研究の発展として、我々がすでに開発している汎用性のある量子計算アルゴリズムを核スピン量子ビットに適用することが重要課題となっており、この課題に対して本研究の成果は大きな寄与を与えるものである。