MOCVD選択成長による単電子トンネル素子の試作に関する研究

MOCVD选择性生长单电子隧道器件原型制作研究

• 批准号: 06750303
• 负责人: 永宗 靖
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750303/
• 关键词: 量子ドット; MOCVD法; 選択成長; 電子ビームリソグラフィー; フォトルミネッセンス; 3次元閉じ込め効果; クーロンブロッケード; ターンスタイル

本研究では、まずGaAs/AlGaAs系量子ドット素子の作製を有機金属気相成長法(MOCVD法)を基本とした選択成長法により試み、最小で横方向閉じ込めサイズが25nm以下のものを作製することに成功した。また、それらの素子における励起子の3次元閉じ込め効果を低温(4.2K)におけるフォトルミネッセンス特性やフォトルミネッセンスの磁場効果により確認した。一方、分子線エピタキシ-法(MBE法)を用いGaAs基板上に作製したGaAs/AlGaAs系の高電子移動度トランジスター(HEMT)基板に、電子ビームリソグラフィー法とシャロウウエッチング法により有効チャネル幅約60nmの量子細線を作製した後、リフトオフ法を用いて細線部分に二つのトップゲートと一つのサイドゲートを形成することにより、新しいタイプの量子ドット素子を試作した。そして、試作した量子ドット素子において、ゲート電圧変化により量子ドット内の電子数を変化させたときコンダクタンスが振動する現象いわゆるクーロンブロッケード振動を観測したところ、従来型の素子においては実現できなかった良好な特性を観測することができた。また、同素子を用いたターンスタイル操作により、4桁以上の精度を有する量子化電流の実現に成功した。さらに、この素子について光励起単電子トンネル効果についても試みてみたところ、マイクロ波領域の光(電磁波)を素子に照射したときのクーロンブロッケード振動の変化のようすが理論計算と非常に良い一致を示していることを見いだし、光励起単電子トンネル効果が実際に実現可能であることを示した。

This research is based on the production of GaAs/AlGaAs quantum dot elements based on the organic metal chromium phase growth method (MOCVD method). We have chosen the growth method and tried it, and the minimum transverse direction closure was less than 25nm, and we succeeded in making it.また、それらのprimeko における力开子の3dimensional close じ込めeffect をlow temperature (4.2K) におけるフォトルミネッセンス characteristics やフォトルミネッセンスのMagnetic field effect によりconfirmationした. On the one hand, the GaAs/AlGaAs system is fabricated using the Molecular Beam Equation Method (MBE method) on a GaAs substrate. High Electron Mobility Technology (HEMT) substrate The グフによりeffective quantum thin wire with a width of about 60nm is produced by the した, and the リフトオフ法を uses the いて thin line part of the に二つのトップゲートと一つのサイドゲートを Formation することにより, New しいタイプのquantum ドットprime child をTrial production した.そして, trial production したquantum ドットatomic element において, ゲートelectric pressure change によりThe number of electrons in the quantum system has changed, and the number of electrons in the quantum system has changed. Elephant いわゆるクーロンブロッケード Vibration を観measurement したところ、従来typeの素子においては実成できなかったGood なcharacteristicsを観measurementすることができた.また, the same element is used to operate the いたターンスタイルにより, and the accuracy of more than 4 beams is するThe quantized current is successfully realized.さらに、この真子について光动开単电トンネルeffect についてもtrialみてみたところ、マイクロwave fieldの光(electromagnetic wave) をprimeko irradiation したときのクーロンブロTheoretical calculation of ッケードVibration change is very good and consistent It is possible to see the effect of light-activated single electronic technology and realize it.

项目成果

L.P.Kowenhoven,S.Jauhar.J.Orenstain,P.L.MeEuen,Y.Nagamune,J.Motohisa,and H.Sakaki: "Observation of Photon-Asslsted Tunneling through a Ovantum Dot" Physical Review Letters. 73. 3443-3446 (1994)

L.P.Kowenhoven、S.Jauhar.J.Orenstain、P.L.MeEuen、Y.Nagamune、J.Motohisa 和 H.Sakaki：“通过 Ovantum 点观察光子辅助隧道”物理评论快报。

C.Karad,S.Jauhan,L.P.Kowenhoven,K.Wald,J.Crerstein,P.L.MeEuer,Y.Nagamune,and H.Sakaki: "Dynamic Response of a Quantnm Point Confact" Journal Optical Society of America B. 11. 2566-2571 (1994)

C.Karad、S.Jauhan、L.P.Kowenhoven、K.Wald、J.Crerstein、P.L.MeEuer、Y.Nagamune 和 H.Sakaki：“量子点接触的动态响应”美国光学学会杂志 B.11.2566

Y.Nagamune,M.Nishioka,S.Tsukamoto,and Y.Arakawa: "GaAs quantum dots with lateral dimension of 25nm fabricated by selective metal-organic chemical vapor deposition growth" Applied Physics Letters. 64. 2495-2497 (1994)

Y.Nagamune、M.Nishioka、S.Tsukamoto 和 Y.Arakawa：“通过选择性金属有机化学气相沉积生长制造横向尺寸为 25 nm 的 GaAs 量子点”应用物理快报。

Y.Nagamune,H.Sakaki,L.P.Kowenhoven,LC.Mur,C.J.P.M.Harrans,J.Motohisa,and H.Noge: "Single electron transport and current quantization in a novel quantum dot structure" Applied Physics Letters. 64. 2379-2381 (1994)

Y.Nagamune、H.Sakaki、L.P.Kowenhoven、LC.Mur、C.J.P.M.Harrans、J.Motohisa 和 H.Noge：“新型量子点结构中的单电子传输和电流量子化”应用物理快报。