単一核スピン検出用トンネルデバイスに関する研究

单核自旋探测隧道装置研究

• 批准号: 16656005
• 负责人: 佐藤 茂雄
• 金额: $ 2.18万
• 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: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16656005/
• 关键词: 核スピン; トンネル磁気抵抗効果; STM; 単原子リソグラフィー; 電解研磨

トンネル磁気抵抗効果と電子-核スピン相互作用を用いた単一核スピン検出理論の構築を図った。核スピンとしてはSi中のP原子を想定し、ドナー電子とP原子核との磁気的相互作用のある系を考えた。核スピンと結合するドナー電子をトンネル電流のキャリアとして利用することで単一核スピンの検出が可能と考えられる。スピン検出に必要なデバイスの構成要素として、1)核スピン-ドナー電子系、2)トンネル接合用絶縁膜、3)トンネル電極用強磁性薄膜、4)キャリア電子注入用電極、という4つの要素が考えられ、数値計算等によって材料とデバイス構造を特定した。実験面では、単一P原子の埋め込みに必要な単原子リソグラフィー、特に単水素剥離について集中的に実験を行った。STM針からのトンネル電子の注入によって、Siと水素の結合手を破壊することで水素を剥離することが可能である。以前の実験でSTM針のバイアス電圧をSi-Hの結合エネルギー程度(3.1-3.5[V])とすることで水素を剥離できることが確認されており、本年度はSTM針へ加える電圧パルスの電圧値とパルス幅など単水素剥離の実験条件の最適化を図った。剥離部分が数水素原子分に広がってしまう原因は各種分子振動モードの存在、シュタルク効果などが考えられ、これらの要因を考慮してパルス幅の精密な制御が必要という結論に至り、STM装置の改造に取り組んだ。これは現在も遂行中であり、残念ながら本課題の実デバイス上での確認は今後の課題として残った。しかしながらここで得られた成果は単一核スピン検出用トンネルデバイスの開発に対し重要な寄与を与えるものである。

The theory of electron-nuclear interaction is used in the construction of magnetic field resistance. A study of the interaction between P atoms and Si atoms A nuclear power plant has been developed for the first time in the history of nuclear power plants. The constituent elements necessary for the detection of the electron particles are: 1) the electron system of the nuclear particles; 2) the insulating film for the electron junction; 3) the ferromagnetic thin film for the electron electrode; 4) the electron injection electrode; 4) the element for the detection of the electron particles; 6) the calculation of the number of the electron particles; and 7) the specification of the structure of the electron particles. In the case of a single P atom, it is necessary to separate the atoms from each other and to separate them from each other. The injection of electrons from STM needles, Si and water molecules, and the separation of water molecules are possible. In the past, STM needle voltage loss was due to Si-H bonding (3.1-3.5[V]) and water element stripping. This year, STM needle voltage loss was due to increase of Si-H bonding (3.1-3.5[V]) and water element stripping. The reason for the separation of several elements is the existence of various molecular vibrations, the effect of the separation, the main reasons for the separation, the precision control of the amplitude, and the conclusion. This is the first time that we've had a problem. The results of the study are very important to the development of the study.

项目成果

Macroscopic Quantum Tunneling and Resonant Activation of Current Biased Intrinsic Josephson Junctions in Bi-2212

Bi-2212 中电流偏置本征约瑟夫森结的宏观量子隧道和谐振激活

• 发表时间: 2007
• 期刊: IEICE Trans.Electron. E90-C・3
• 作者: 金丸隆志;合原一幸;K.Inomata;Shigeo Sato
• 通讯作者: Shigeo Sato

Evaluation of junction parameters with control of carrier concentration in Bi2Sr2CaCu2O8+delta stacked junctions

通过控制 Bi2Sr2CaCu2O8 δ 堆叠结中的载流子浓度评估结参数

• 发表时间: 2004
• 期刊: PHYSICA C-SUPERCONDUCTIVITY AND ITS APPLICATIONS 412-14
• 作者: K.Inomata;et al.
• 通讯作者: et al.

銅酸化物高温超伝導体固有ジョセフソン接合を用いた量子ビット

在氧化铜高温超导体中使用本征约瑟夫森结的量子位

• 发表时间: 2005

Single electron random number generator

单电子随机数发生器

• 发表时间: 2004
• 期刊: IEICE TRANSACTIONS ON FUNDAMENTALS E87C・5
• 作者: H.Akima;et al.
• 通讯作者: et al.

Hardware Implementation of an Inverse Function Delayed Neural Network Using Stochastic Logic

使用随机逻辑的反函数延迟神经网络的硬件实现

• 发表时间: 2006
• 期刊: IEICE Trans. Information and Systems vol.E89-D,no.9
• 作者: H. Li;Y. Hayakawa;S. Sato;K. Nakajima
• 通讯作者: K. Nakajima