強く結合したシリコン量子ドットの作製・評価と光・量子情報デバイスへの応用

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金触媒を核とした、シリコンナノワイヤおよびゲルマニュームナノワイヤの作製を行い、Si/Geダブルヘテロ接合ナノワイヤを形成して、2重結合量子ドットとしての可能性を追求することにより、シリコンベースの量子情報デバイス・ナノフォトニクスデバイスの基盤技術を築くことを目的としている。金粒子を蒸着したSi(100)基板をCVD装置に設置し、300℃でゲルマンガスを導入したところ、Geナノワイヤの成長を観察した。Si(100)基板の表面に酸化膜が付いている場合と水素終端の場合で、ナノワイヤ成長の状態を観察した。水素終端Si基板に金微粒子を形成し、さらにCVD装置に設置直前に希HF処理を行い、金Si合金粒子上に形成した自然酸化膜を除去することにより、方向の揃ったGeナノワイヤが成長することを見いだした。さらに、電子ビーム露光法を用いて金粒子の位置を制御する事により、設計通りの位置にGeナノワイヤを形成できることを実現した。金粒子の大きさを10nm程度にすると、単一のGeナノワイヤを所望の位置に形成できることが明らかになった。これらの技術は、将来のSi/Geダブルヘテロ接合ナノワイヤによる2重結合量子ドットの形成に繋がり、量子情報デバイスの基礎となる成果である。