埋め込み型電子波スイッチングデバイスの作製

植入式电子波开关装置的制作

基本信息

批准号：
07750388
负责人：
若家冨士男
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Osaka University
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：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

2つの量子細線を結合させた系では、結合部分で電子が一方の量子細線から他方の量子細線に乗り移ることができる。この現象を利用すれば、新しいスイッチング素子や電子波の方向性結合器などが作製できることが予想されており、物理的にも工学的にも非常に興味深い系である。しかし、2つの量子細線を十分接近させて作製するのは非常に困難であり、作製技術から開発しなければならない。そこで本研究では、まず数値計算によって、従来の電子ビーム露光技術による微少ゲート電極を用いた場合ヘテロ界面の電子が感じるポテンシャルは非常に広がったものになってしまい結合量子細線を作製するのは困難であることを明らかにした。次に、分子線エピタキシ-(MBE)と集束イオンビーム(FIB)からなる真空一貫プロセスによって、結晶中に埋め込まれた電子波スイッチングデバイスを作製するために超高真空中での成長中断の効果について実験的、理論的な検討を加えた。その結果、超高真空中でも10^<12>cm^<-2>程度の界面準位が存在すること、および、コンダクションバンドエッジに近い浅いところに存在する界面準位が複雑なふるまいを見せることを明らかにした。また、砒素保護膜により界面準位の発生を抑制することができることを実験的に明らかにした。さらに、低エネルギーFIB(〜10^<13>cm^<-2>程度)を注入したあとアニール処理をすることにより、GaAs結晶中に埋め込まれた二次元電子層を形成することに成功した。しかし、十分な電子濃度が得られなかったので、注入条件やアニール条件のさらなる最適化が今後の課題として残された。

在将两根量子线组合在一起的系统中，电子可以在粘结部分从一个量子线转移到另一个量子线。使用这种现象，可以制造出新的开关元件和电子波的定向耦合器，并且在物理和工程上都是非常有趣的系统。但是，很难与足够的近距离制造两条量子线，并且必须从制造技术中开发出来。因此，在这项研究中，我们首先通过数值计算揭示，当使用传统电子束曝光技术使用Microgate电极时，杂气方面的电子的潜力非常宽，因此很难制造耦合的量子线。接下来，已经对超高真空中生长中断的影响进行了实验和理论研究，以通过由分子束外形（MBE）和聚焦离子束（fib）组成的真空良好的过程来制造嵌入晶体中的电子波开关设备。结果，发现即使在超高真空中也存在约10^<12> cm^<-2>的界面状态，并且在传导带边缘附近的浅色区域存在界面状态，表现出复杂的行为。此外，经过实验表明，砷保护膜可以抑制界面水平的产生。此外，通过植入低能纤维（约10^<13> cm^<-2>）和退火处理，它可以成功形成嵌入Gaas晶体中的二维电子层。但是，由于未获得足够的电子浓度，因此进一步优化注入和退火条件仍然是未来的挑战。