InAs系ヘテロ極微構造における量子輸送現象とデバイス応用

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InAs/AlGaSbの特徴を生かして、量子効果デバイスを作製することを目的として、研究を行った。前年度から続いて、InAs/AlGaSbの分子線エピタキシャル成長による結晶成長と評価を行った。ヘテロ界面制御の改良とバッファ層の導入により、電子多動度を大きく改善することができた。室温における移動度は28000cm^2/v.sで、77Kにおいては250000cm^2/v.s 4.2kにおいては400000cm^2/v.sに増大した。この結果、平均自由行程は数ミクロン領域に達し、量子効果デバイスの実現に必要な特性を得ることができた。擬1次元電子系の輸送特性について知見を得るため、フォトリソグラフィと電子ビーム露出法を用いて、サブミクロン幅の量子細線を作製した。均一な量子細線の特性を評価する目的で、極佐温において磁気抵抗の測定を行い解析を行った。その結果、実効的な電子のチャネル幅は0.1〜0.2μmまで細くすることに成功した。量子細線にGaAs薄膜を再成長し、ゲート電極を付けてトランジスタを作製したところ、230ms/mmの相互コンダクタンスを示す動作を初めて確認した。超伝導電極をソースとドレイン、電極にもつ超伝導弱結合デバイスの作製についても、研究を行い、InAs/Pb(In)デバイスにおいて初めてトランジスタ特性を確認することに成功した。