量子集積回路の実現に向けた高性能ナノショットキーゲート電極の開発

开发用于实现量子集成电路的高性能纳米肖特基栅电极

• 批准号: 14750223
• 负责人: 佐藤 威友
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750223/
• 关键词: ガリウムヒソ; ナノショットキー接触; 分子線エピタキシャル成長; 選択成長法; 量子ナノ構造; 量子集積回路; 計算機シミュレーション; フェルミ準位ピンニング

本研究課題では、微細ゲート電極形成技術および量子集積構造作製技術といった、量子集積回路の実現に向けた量子集積プロセスの開発を目的としている。平成15年度の研究成果は、以下のようにまとめられる。1.MBE選択成長法を用いて、量子集積回路の基本構造として有望なヘキサゴナル量子ナノ細線ネットワーク構造の作製に成功した。GaAs(001)加工基板上にMBE選択成長法により、<-110>方向-<510>方向の細線からなるヘキサゴナルGaAs/AlGaAsリッジ細線ネットワークの作製に成功した。細線の位置およびサイズは、成長条件と初期加工基板の設計により精密に制御可能である。また、構造および光学的特性の評価から、1mm四方以上(ヘキサゴナルノードで約1x10^7個分の領域)の広範囲にわたり、エネルギー半値幅20meVの均一な量子閉じこめ構造が形成されていることを確認した。同様に、GaAs(111)B加工基板を用いて、三回対称性を利用したヘキサゴナル細線ネットワークを形成することにも成功した。達成したヘキサゴナルノードの密度は、約10^9cm^<-2>であり、量子デバイスの高密度化に非常に有望な結果を得た。2.MBE選択成長法により作製した量子ナノ構造をベースに、量子細線トランジスタ・二分岐スイッチングデバイスの作製に成功した(論文投稿中)。(001)GaAs加工基板上にMBE選択成長法により、<-110>方向および<510>方向細線を組み合わせたヘキサゴナル細線ネットワークを作製し、SiO_2保護膜およびショットキーゲート電極形成等の周辺プロセスを経て、二分岐スイッチングデバイスを試作した。低温から室温まで、明瞭なパススイッチング動作を確認し、二分決定グラフ方式による量子集積回路を実現するために重要な基礎データを得た。

The purpose of this research is to develop a quantum integrated circuit by forming a microelectrode and fabricating a quantum integrated circuit. The research results of Heisei 15 are as follows: 1. The MBE selective growth method is applied successfully to the basic structure of quantum integrated circuits. GaAs(001) processing on the substrate MBE selective growth method, <-110>direction-direction <510>fine line cut, cut GaAs/AlGaAs fine line cut, cut The position of the fine line is not suitable, the growth conditions are not suitable, and the design of the initial processing substrate is not suitable for precise control. The evaluation of optical properties of the structure is carried out in the range of 1mm square or more (about 1x10^7 minutes), and the structure is formed in the range of 20meV. In the same way, GaAs(111)B processing substrate is used, three-way symmetry is used, and the formation of fine lines is successful. The density of quantum dots is about 10^9 cm, and <-2>the density of quantum dots is very promising. 2. MBE selection and growth method for the preparation of quantum structure, quantum fine wire structure, binary bifurcation structure, successful preparation (paper submission). (001)GaAs processing on the substrate MBE selective growth method, direction<-110>, direction, <510>fine line combination, SiO_2 protective film, SiO_2 protective film, SiO_2 electrode formation, etc. circumferential surface treatment, binary separation, test. Low temperature, high temperature, low temperature, low

项目成果

吉田崇一, 玉井功, 佐藤威友, 長谷川英機: "(111)B加工基板上へのMBE選択成長によるGaAsヘキサゴナル量子細線ネットワークの形成"電子情報通信学会技術研究報告. 103, 628. 23-28 (2004)

Soichi Yoshida、Isao Tamai、Taketomo Sato 和 Hideki Hasekawa：“在 (111)B 处理的基板上通过 MBE 选择性生长形成 GaAs 六方量子线网络” IEICE 技术报告。 103, 628. 23-28 (2004)

T.Sato, I.Tamai, C.Jiang, H.Hasegawa: "Selective MBE Growth of GaAs/AlGaAs Nanowires on Patterned GaAs (001) Substrates and Its Application to Hexagonal Nanowire Network Formation"Institute of Physics Conference Series. 170(4). 325-330 (2002)

T.Sato、I.Tamai、C.Jiang、H.Hasekawa：“图案化 GaAs (001) 基板上 GaAs/AlGaAs 纳米线的选择性 MBE 生长及其在六角形纳米线网络形成中的应用”物理研究所会议系列。

佐藤威友, 玉井功, 吉田崇一, 長谷川英機: "MBE選択成長法によるGaAsリッジ量子細線の形成とヘキサゴナル細線ネットワークへの応用"電子情報通信学会技術研究報告. 102(638). 27-32 (2003)

Taketomo Sato、Isao Tamai、Soichi Yoshida、Hideki Hasekawa：“通过 MBE 选择性生长方法形成 GaAs 脊量子线及其在六边形线网络中的应用” IEICE 技术报告 102(638)。

佐藤威友, 玉井功, 吉田崇一, 長谷川英機: "MBE選択成長法によるヘキサゴナルGaAs細線ネットワークの作製と評価"電子情報通信学会技術研究報告. 103, 117. 29-34 (2003)

Taketomo Sato、Isao Tamai、Soichi Yoshida 和 Hideki Hasekawa：“通过 MBE 选择性生长方法制备和评估六方 GaAs 细线网络”IEICE 技术报告。 103, 117. 29-34 (2003)

I.Tamai, T.Sato, H.Hasegawa: "Formation of high-density GaAs hexagonal nano-wrie networks by selective MBE growth on pre-patterned (001) substrate"Physica E. (in press). (2004)

I.Tamai、T.Sato、H.Hasekawa：“通过在预图案化 (001) 基板上选择性 MBE 生长形成高密度 GaAs 六角形纳米线网络”Physica E.（出版中）。