核スピン検出用単電子トランジスタの試作

用于核自旋检测的单电子晶体管原型

• 批准号: 13875064
• 负责人: 佐藤 茂雄
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tohoku 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 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13875064/
• 关键词: 核スピン; 単電子トランジスタ; STM; 量子ビット; 水素レジスト; 量子計算; 単原子リソグラフィー; 断熱的変化アルゴリズム; スピンー電荷数変換; 電荷計

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。

为了建立到目前为止我们一直在研究的S​​TM光刻技术，我们通过Flushing进行了有关底物平面化的研究。尽管通过先前的结果已经确认了使用氢抗性的方法的有效性，但我们已经解决了这个问题，因为我们认为必须获得一个较平坦的底物表面，以稳定地排列具有核自旋的杂质供体原子，这是检测的目标。潮红的各种参数（加热温度，时间表）变化以获得平坦的表面，并确定条件。此外，底物浓度与冲洗条件与平坦度之间的关系也集成在一起。此外，开发了新的氢开裂细胞以提高抗氢的吸附效率，并进行了实验以沉积SIGE单晶膜。使用这些结果，可以将供体原子放在所需的位置，因此可以通过单电子晶体管进行自旋检测。核自旋检测的实现，一个研究目标，已成为未来的挑战，但据信，可以通过结合单个技术（例如STM光刻技术，单电子晶体管制造过程，外生增长技术，以及我们已经确定的极其冷冻技术）来实现最初的研究目标。作为未来的发展，应用我们已经开发到核旋转量线的多功能量子计算算法的重要性是一个重要问题，这项研究的结果将对这一问题产生很大的贡献。

项目成果

Y.Hayakawa, et al.: "Analysis and Measurement of Limit Cycles Generated on Neural Networks with Cyclic and Longer Connections"Proc. 2002 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications. 315-318 (2002)

Y.Hayakawa 等人：“具有循环和较长连接的神经网络上生成的极限环的分析和测量”Proc。

M.Kinjo et al.: "Hardware Implementation of a DBM Network with Non-monotonic Neurons"IEIECE Transactions on Information and Systems. J85-D-II no.3. 558-567 (2002)

M.Kinjo 等人：“具有非单调神经元的 DBM 网络的硬件实现”IEIECE Transactions on Information and Systems。

S.Sato et al.: "A New Approach for Implementation of Analog Neurochips"Proceedings 2001 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications. 505-508 (2001)

S.Sato 等人：“模拟神经芯片实现的新方法”2001 年非线性理论及其应用国际研讨会论文集。

M.Kinjo et al.: "Quantum Adiabatic Evolution Algorithm for a Quantum Neural Network"Proceedings of Artificial Neural Networks and Neural Information Processing - ICANN/ICONIP 2003. 951-958 (2003)

M.Kinjo 等人：“量子神经网络的量子绝热演化算法”人工神经网络和神经信息处理论文集 - ICANN/ICONIP 2003. 951-958 (2003)

K.Inomata et al.: "Electrical Transport Characteristics of Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+_δ> Stacked Junctions with Control of the Carrier Density"Superconductor Science and Technology. 16・12. 1365-1367 (2003)

K. Inomata 等：“控制载流子密度的 Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+_δ> 堆叠结的电传输特性” 16・12 1365-1367（2003）。