半導体超微細構造における単電子効果とその応用

单电子效应及其在半导体超精细结构中的应用

• 批准号: 05805032
• 负责人: 石橋 幸治
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05805032/
• 关键词: 量子ドット; クーロンブロッケード; 磁気クーロン振動

量子ドットを作製し、その電子構造および電子輸送構造における単電子効果を、理論的、実験的に調べた。量子ドットは2次元電子ガス基板上に電子ビーム露光法およびリフトオフ法を用いて金属ゲートを作製することにより実現した。量子ドットのパターンとしては、第3ゲートを持たない単純な構造と、それを有する複雑な構造も作製した。後者においては、その作製プロセスを確立するにとどまったが、前者において単電子効果に関わる物性を測定できた。量子ドットの電子構造は、シュレディンガー方程式とポアソン方程式を自己無頓着に解くことにより求めた。これによりドットの出入口のポテンシャルバリアの高さを定量的に知ることができる。ポイントコンタクトのポテンシャルバリアを高くして、ドットを孤立させた状態で、磁気抵抗に周期的振動を観測した。この振動は10mK程度の極低温から1K程度まで観測されるが、熱サイクル等に影響され易くいろいろな周期のものが観測される。ドットが閉じた状態は量子ゆらぎが単電子の充電エネルギーよりも小さくなり、クーロンブロッケードの効果が重要になる領域である。クーロンブロッケードを考慮した電子構造のモデルにより、この振動が磁気クーロン振動であることを明らかにした。観測される温度範囲も、推定される容量と定性的に一致している。半導体内にはさまざまな不純物や電荷中心があり、それらにより容易に振動の周期が変わることが考えられる。また、この振動を理論的に導くために、電源のした仕事を考慮することの必要性も指摘した。

Quantum electron structure and electron transport structure are discussed in detail. The quantum electron exposure method is used to control the two-dimensional electron substrate. The third part of quantum physics is pure structure and complex structure. The latter is the most important factor in determining the physical properties. The electronic structure of quantum physics is different from that of quantum physics. The number of entries and exits of the site is estimated at 1,000. The vibration of the magnetic field is measured in the isolated state. The vibration is affected by the extremely low temperature of 10mK and the temperature of 1K. The state of quantum physics is the most important field in which electrons are charged. The electronic structure is considered to be the vibration of the magnetic field. The measured temperature range, estimated capacity, and qualitative consistency are discussed. The impurity in the semiconductor and the charge center are easy to vibrate. It is necessary to consider the theory of vibration.

项目成果

J.P.Bird: "Magneto-Coulomb Oscillations" to be published in Phys.Rev.B.

J.P.Bird：“磁库仑振荡”将在 Phys.Rev.B 上发表。

K.Ishibashi: "Transmission properties of quantum dots at high magnetic fields" Jpn.J.Appl.Phys.32. 6246-6250 (1993)

K.Ishibashi：“高磁场下量子点的传输特性”Jpn.J.Appl.Phys.32。

M.Stopa: "Coulomb oscillation amplitude and semiconductor qnantum-dot self-consistent level structure" Phys.Rev.B. 48. 18340-18343 (1993)

M.Stopa：“库仑振荡幅度和半导体量子点自洽能级结构”Phys.Rev.B。