多孔質アルミナ膜により形成したナノトンネル接合(量子ドット)アレイにおけるSET

由多孔氧化铝膜形成的纳米隧道结（量子点）阵列中的 SET

• 批准号: 10127223
• 负责人: 春山 純志
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Aoyama Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10127223/
• 关键词: 微小多孔質アルミナ膜; 単一電子トンネリング; クーロンブロッケード; 電子間相互作用; 相転移; 電場ゆらぎ

本研究の目的は多孔質アルミナ膜を用いて独創的ナノ構造を作製し、そこで単一電子トンネリングが関与する新たなメゾスコピック現象を観察、解析する事にあった。本年度は、主に長い金属量子細線に微小単一トンネル接合が直結された系が蜂の巣状に並列配置された構造での、物理現象を調査した。その結果以下のような新たな知見が得られた。1.高密度な単一トンネル接合系であるにもかかわらずクーロンブロッケード(以下CB)が観察される。その理由として多孔質アルミナ膜中の構造パラメータの均一性が極めて高い事、金属細線が外部電磁場環境の揺らぎに対する高インピーダンスブロックの役割を果たしている事がわかった。2.金属細線の抵抗はバルクに比べ3桁以上も高く、これはAltshulerの理論に基づく乱れた系での電子間相互作用の存在に起因しており、その相互作用は印加電圧を下げるにつれ3次元から1次元に転移する事がわかった。3.CB電圧内では高温側にこの一次元電子間相互作用が、低温側にCB温度領域が、転移温度を挟んで存在する。この転移温度は電子間相互作用が生み出す電場揺らぎとCBの帯電エネルギーの競合により決定される。これはCBが外部電磁場環境に存在する強い電子間相互作用に大きく影響される事を示唆するものである。多孔質アルミナ膜中のCBの観察に成功した例は本報告が初めてであり、また電子間相互作用のうちAltshulerの理論に従うものとCBの相関を実験的に報告した例もこの報告が初めてである。これらに基づいて、次年度に電子の位相が保存される乱れた系での電子間相互作用とCBの相関、各接合系がカップリングした場合のセル間の電気伝導(セルオートマトンの基本素子)の研究を行う事で、さらに多孔質アルミナ膜構造の特徴を生かした現象の発見、素子応用が期待できる。

Purpose の this study は porous ア ル ミ を ナ membrane with い て original ナ ノ し, the tectonic を cropping そ こ で 単 an electronic ト ン ネ リ ン グ が masato and す る new た な メ ゾ ス コ ピ ッ ク phenomenon を 観 examine, parse す る matter に あ っ た. は this year, long the main に い metal quantum に thin lines of tiny 単 ト ン ネ ル joint が straight knot さ れ た department が bee の 巣 shape に collocating さ れ た tectonic で の, physical phenomena を investigation し た. Youdaoplaceholder0 そ results the following ような ような new たな findings が られた られた. 1. High density な 単 a ト ン ネ ル joint department で あ る に も か か わ ら ず ク ー ロ ン ブ ロ ッ ケ ー ド (hereinafter CB) が 観 examine さ れ る. そ の reason と し て porous ア ル ミ ナ の structure in membrane パ ラ メ ー タ の homogeneity が め extremely high て い matter, metal thread が external electromagnetic environment の 揺 ら ぎ に す seaborne る high イ ン ピ ー ダ ン ス ブ ロ ッ ク の "を cut fruit た し て い る matter が わ か っ た. 2. The metal thread の resistance は バ ル ク に than べ high above 3 girder も く, こ れ は Altshuler の theoretical base に づ く disorderly れ た department で の の interaction exists between electronic に cause し て お り, そ の interaction は Inca electric 圧 を under げ る に つ れ 3 dimensional か ら 1 yuan に planning move す る matter が わ か っ た. Within 3. CB electric 圧 で は high temperature side に こ の a yuan electronic interaction between が, low temperature side に CB が temperature field, planning to move the temperature を carry ん exist で す る. こ の planning move temperature は electronic interaction between が み out す electric field 揺 ら ぎ と CB の 帯 electric エ ネ ル ギ ー の co-opetition に よ り decided さ れ る. こ れ は CB が external electromagnetic environment exist に す る strong electronic interaction between い に big き く influence さ れ を る things in business す る も の で あ る. Porous ア ル ミ ナ の CB in membrane の 観 examine に success し た cases at the beginning of this report は が め て で あ り, ま た electronic interaction between の う ち Altshuler の theory に 従 う も の と CB の phase masato を be 験 に report し た example も こ の report early が め て で あ る. こ れ ら に base づ い て, annual に electronic の phase が save さ れ る disorderly れ た department で の electronic interaction between と CB masato の phase, the jointing が カ ッ プ リ ン グ し た occasions の セ ル の electricity 気 伝 guide (セ ル オ ー ト マ ト ン の basic element) の を line で う, さ ら に porous ア ル ミ ナ membrane tectonic の 徴 を raw か し た phenomenon の 発 see, element The son 応 uses が to expect で る る.

项目成果

D.Davydov,J.Haruyama 他: "“Nonlithographic nano-wire array tunnel device :Fabrication,Zero-bias Anomalies,and Coulomb Blockade"" Physical Review B. 57・21. 13550-13553 (1998)

D. Davydov、J. Haruyama 等人：“非光刻纳米线阵列隧道器件：制造、零偏压异常和库仑封锁”物理评论 B. 57・21 (1998)。

J.Haruyama 他: "“Coulom Blockade in Nanojunction Array Fabricated by Nonlithographic Method"" Solid State Electronics. 42・7-8. 1257-1266 (1998)

J. Haruyama 等人：“非光刻方法制造的纳米结阵列中的库仑阻塞”，固态电子学，42・7-8（1998）。

J.Haruyama: "“Coulomb Blockade in Nano-Porous Alumina Film:Correlation with Electron-electron Information in Ni-nanowire Connected to Tunnel Junction"" Journal Nanotechnology,Special Issue. (in press).

J. Haruyama：“纳米多孔氧化铝薄膜中的库仑阻塞：与连接到隧道结的镍纳米线中的电子-电子信息的相关性”，《纳米技术》杂志，特刊（正在出版）。