有機金属気相成長高密度量子ナノ構造による単電子集積エレクトロニクス

使用金属有机气相外延致密量子纳米结构的单电子集成电子学

• 批准号: 13GS0001
• 负责人: 福井 孝志
• 金额: $ 241.28万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Creative Scientific Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13GS0001/
• 关键词: 有機金属気相成長; 選択成長; 量子ナノ構造; 単電子トランジスタ; 2分岐決定ダイアグラム; カゴメ格子; フォトニック結晶; 相補型単電子インバータ; 単電子メモリー; 近藤効果

平成17年度は、有機金属気相成長(MOVPE)選択成長法による量子ナノ構造を利用した単電子素子・単電子回路の実現と、高密度量子ナノ構造の周期配列の形成技術の確立を目的として、以下の研究を行った。1.前年度に続き、単電子トランジスタの論理回路応用を目的に集積化を進めた。2分決定グラフ論理による1ビット加算器に関して、論文公表することが出来た。また、選択成長により作製したリッジ型量子細線と、自己形成InAs量子ドットを組み合わせた、フローティングゲート型の単電子メモリーの試作とその動作特性解析を進めた。試作した素子を温度20Kで評価した結果、ドレイン電流に、ゲート電圧に対する明瞭な時計回りのヒステリシスが観測された。印加するゲート電圧の最大値を変化させる実験、あるいはヒステリシスの幅やしきい値のシフト量およびその温度依存性、さらにゲート電圧を変化させた後の時間応答などの実験結果により、このヒステリシスが、ゲート側から注入された電子が量子ドットに保持されることに起因することが示された。2.単電子素子の高温動作化を目的として、選択成長を用い、新しい種類のナノ構造の作製を試みた。具体的には、円形あるいは6角形のマスク開口部を有するGaAs(111)B基板に対して選択成長を行うことにより、直径50nm、長さは9μmにもおよぶ、GaAsナノワイヤ構造の作製に成功した。そして、このナノワイヤを単電子素子へと応用するプロセス手法を考案した。同様な構造はInP(111)A基板上にも作製した。まずInPナノワイヤ、横方向成長を利用したInP/InAsコアシェル構造、さらにInP/InAs/InP横方向ヘテロ構造からなるInAs量子リングを作製し、その光学的特性から、量子閉じ込め構造を確認した。

In 2017, the following research was carried out for the purpose of establishing the formation technology of high-density quantum structure by using organic metal phase growth (MOVPE) selective growth method and realizing single-electron single-electron circuit. 1. In the past year, the integration of logic circuits and electronic circuits has been advanced. 2 minutes to determine the logic of the 1-bit adder related to the paper table to get out The analysis of the operation characteristics of the quantum fine wire, the formation of InAs quantum fine wire. The results of the trial operation are evaluated at a temperature of 20K, and the parameters of the current and voltage are measured in clear time. The maximum value of the electric voltage is changed, and the amplitude of the electric voltage is changed, and the temperature dependence of the electric voltage is changed, and the time response of the electric voltage is changed. 2. High temperature operation of single electron element, selection of growth, application of new type and construction of new type Specifically, the GaAs(111)B substrate was successfully fabricated by selecting and growing the GaAs substrate with a diameter of 50nm and a length of 9μm. A study on the use of electronic components in the production of electronic components The same structure is fabricated on InP(111)A substrate. InP/InAs quantum structures are fabricated by using InP/InAs quantum structures grown in the horizontal direction, and their optical properties and quantum structures are confirmed.

项目成果

Takaaki Ishihara: "Dependence on In content of In_xGa_<1-x>As quantum dots grown along GaAs multiatomic steps by MOVPE"J. Crystal Growth. 237. 1476-1480 (2002)

Takaaki Ishihara：“通过 MOVPE 沿着 GaAs 多原子步骤生长的 In_xGa_<1-x>As 量子点对 In 含量的依赖性”J。

Junichi Motohisa: "Formation of nanoscale heterointerfaces by selective area metalorganic vapor-phase epitaxy and their applications"Applied Surface Science. 109・1-4. 184-190 (2002)

Junichi Motohisa：“选择性区域金属有机气相外延的纳米级异质界面的形成及其应用”应用表面科学109・1-4（2002）。

Premila Mohan: "Fabrication of semiconductor Kagome lattice structure by selective area metalorganic vapor phase epitaxy"Applied Physics Letters. 83・4. 689-691 (2003)

Premila Mohan：“通过选择性区域金属有机气相外延制造半导体 Kagome 晶格结构”《应用物理快报》83・4（2003 年）。

Junichiro Takeda: "Formation of Al_xGa_<1-x>As periodic array of micro-hexagonal pillars and air holes by selective area MOVPE"Appl.Surf.Sci.. (to be piblished). (2002)

Junichiro Takeda：“通过选择性区域MOVPE形成Al_xGa_<1-x>作为微六边形柱和气孔的周期性阵列”Appl.Surf.Sci..（待出版）。

Masashi Akabori: "Selective area MOVPE growth of two-dimensional photonic crystals having an air-hole array and its application to air-bridge-type structures"Physica E. (to be piblished). (2002)

Masashi Akabori：“具有气孔阵列的二维光子晶体的选择性区域 MOVPE 生长及其在气桥型结构中的应用”Physica E.（待出版）。