単電子デバイスのための積層量子ナノディスク構造の精密作製と量子特性制御

单电子器件堆叠量子纳米盘结构的精确制造和量子特性控制

• 批准号: 20560288
• 负责人: 久保田 智広
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20560288/
• 关键词: ナノディスク; 量子ドット; 中性粒子ビーム; 積層ナノディスク; X線光電子分光法; バイオナノプロセス; 原子間力顕微鏡; 量子井戸

積層ナノディスク構造の作製を行った。まず、シリコン基板上にSiO2層とpoly-Si層を交互に積層した。このとき、SiO2層の作製方法としては中性粒子ビーム酸化を用いた。次に基板表面にフェリティン分子を配置し、熱処理によりフェリティン分子のタンパク質部分のみを除去して内部の鉄コアを残した。NF3ガス雰囲気中で水素ラジカルを表面に照射し(NF3処理)、表面の酸化膜を除去した。また、塩素中性粒子ビームを照射することにより、poly-Si層のエッチング(中性粒子ビームエッチング、NBE)を行った。NF3処理とNBEを交互に行うことで積層構造のエッチングを行った。このとき、X線光電子分光(XPS)によりシリコン表面の酸化状態を調べることで、エッチングの進行を確認することができた。最初のNF3処理の時間を変えることで、酸化膜のエッチングの進行を制御し、その結果、ナノディスクの直径を制御することができた。導電性探針を用いた原子間力顕微鏡(AFM)x観察により、単一積層ナノディスクの電気特性の測定を試みた。一層ナノディスクの場合と同様、階段状の電流-電圧特性が得られ、ナノディスクが量子ドットとして機能していることが確認できた。また、その階段幅は理論から予想される値とほぼ等しいことが分かった。さらに、積層ナノディスクの直径を変えた場合、階段幅はほぼ変化しないことが分かった。これは、一層ナノディスクの場合と同じ結果であり、ナノディスク内部では電子が厚さ方向に閉じ込められた量子井戸的な振る舞いをしていることを示唆している。

The construction of the multilayer structure is carried out. SiO2 layer and poly-Si layer are alternately laminated on the substrate. The method for manufacturing the SiO2 layer includes the following steps: Sub-substrate surface, heat treatment, and removal of iron residues NF3 is a chemical compound that can be removed by irradiation on the surface of the substance. For example, the neutral particles in the poly-Si layer can be irradiated with the neutral particles in the poly-Si layer. NF3 processing NBE interaction X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is used to determine the acidity of the surface. The time of initial NF3 treatment is changed, the progress of acidification film is controlled, the result is changed, and the diameter of acidification film is controlled. Conductivity probes are used in atomic force microscopy (AFM) to detect and measure electrical properties of single layers. A layer of the same, phased current-voltage characteristics is obtained, and the quantum function is confirmed. The theory of the stage is to think of the stage. In addition, when the diameter of the laminated naodik is changed, the phase width changes continuously. In the case of a single layer, the electron thickness direction is closed. In the case of a single layer, the electron thickness direction is closed. In the case of a single layer, the electron thickness direction is closed.

项目成果

A New Silicon Quantum-Well Structure with Controlled Diameter and Thickness Fabricated with Ferritin Iron Core Mask and Chlorine Neutral Beam Etching

铁蛋白铁芯掩模和氯中性束刻蚀制备的直径和厚度可控的新型硅量子阱结构

• 发表时间: 2008
• 期刊: Applied Physics Express 1
• 作者: K. Shiraishi;M. Kagaya;K. Muro;H. Yoda;Y. Kogami;and C. S. Tsai;清水隆志,古神義則,平地康剛;清水隆志,中村雅人,川原祐紀,赤坂清三,古神義則;寒川誠二
• 通讯作者: 寒川誠二

Fabrication of Diameter- And Thickness-Controlled Nanodisk by using Defect-Free Neutral Beam And Its Quantum Effect

无缺陷中性束制备直径和厚度控制的纳米盘及其量子效应

• 发表时间: 2008
• 作者: K. Shiraishi;M. Kagaya;K. Muro;H. Yoda;Y. Kogami;and C. S. Tsai;清水隆志,古神義則,平地康剛;清水隆志,中村雅人,川原祐紀,赤坂清三,古神義則;寒川誠二;渡邉渉,中村雅人,清水隆志,菊池幸市,古神義則;久保田智広
• 通讯作者: 久保田智広