原子スケール金属ナノコンタクトの制御と新規デバイスへの応用

原子级金属纳米接触的控制及其在新器件中的应用

• 批准号: 16J03984
• 负责人: 和田 直樹
• 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 JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J03984/
• 关键词: 原子接合; ホール効果; 単一電子トランジスタ; 量子ドット

１、金属の原子接合の作製とその抵抗測定：EB描画及びエレクトロマイグレーションを利用して、4端子を持つ金属の原子接合を作製した。更に磁場を印可し、原子接合の抵抗変化を測定した。その結果、縦抵抗(ρxx)だけでなく、横抵抗(ρxy)の磁場依存性を初めて測定した。この実験は、磁場を印可することで、原子接合部の抵抗が制御できることを示しており、金属の原子接合を用いた、新たな機能を持つデバイスの模索の一助になると考える。２、ナノギャップを持つ金属電極の位置合わせ技術開発と単一量子ドットの特性評価：AFMとEB描画の位置合わせ機能を利用することで、狙った位置にナノギャップを持つ金属電極対を自在に配置する手法を開発した。その結果、誤差20 nm以内という極めて高い精度で、狙った位置に金属電極を配置することができた。更にこの手法を用い、InP(311)B基板上に自己組織的に成長した、直径35 nmのInAs量子ドット1つに狙って電極を付け、ドットの電気伝導を初めて評価した。また、MBEでドットを成長する際のパラメータ(ヒ素の供給圧力)に注目し、条件を振って成長し電気伝導を評価した結果、供給圧力を下げると、電気伝導度の良い良質なドットができやすいことが判明した。更に、電極をアンテナ構造とし、このドットにTHz光を集光して光電流を観測した結果、従来より一桁多い、100 pAの光電流が観測された。この実験により、金属の微細構造を、狙った位置に自在に配置する技術が開発でき、その一例として、単一量子ドットに電極を付けるプロセスの歩留まりが飛躍的に向上した。これにより、量子ドットのより詳細な評価が可能になった。以上により、金属の原子接合を使ったデバイスや金属の微細構造の位置制御技術など、新規デバイス探索のための新たな技術開発をすることができ、これを利用して一定の成果が得られた。

の 1, metal atoms の cropping と そ の resistance measurement: EB drew and び エ レ ク ト ロ マ イ グ レ ー シ ョ ン を using し て, 4 terminals を つ の metal atoms を cropping し た. The に magnetic field を print can be used for <s:1> and the <s:1> resistance to change of atomic bonding を determination た た. Youdaoplaceholder0 そ results, 縦 resistance (ρxx)だけでなく, transverse resistance (ρxy) を initial めて determination of magnetic field dependence た た. こ の be 験 は, magnetic field can す を seal る こ と で, atomic joints の resistance が suppression で き る こ と を shown し て お の り, metal atoms を with い た, new た な function を hold つ デ バ イ ス の die line の on help に な る と exam え る. 2, ナ ノ ギ ャ ッ プ を hold つ metal electrode の location わ せ technology open 発 と 単 a quantum ド ッ ト の feature reviewing 価 : AFM と EB painted の location わ を せ function using す る こ と で, previously っ た position に ナ ノ ギ ャ ッ プ を hold つ metal electrode を seaborne comfortable に configuration す る gimmick を open 発 し た. そ の results, error within 20 nm と い う め extremely high て い で accuracy, being っ た place the metal electrodes に を configuration す る こ と が で き た. More に こ の gimmick を い, InP substrate (311) B に own organization grow に し た, diameter 35 nm の InAs quantum ド ッ ト 1 つ に previously っ て electrode を pay け, ド ッ ト の electric 気 伝 guide early を め て review 価 し た. ま た, MBE で ド ッ ト を growth す る interstate の パ ラ メ ー タ (ヒ の supply pressure) に attention し, vibration condition を っ て growth し electric 気 伝 guide を review 価 し た results, supply pressure under を げ る と, electricity 気 伝 conductance い の good good quality な ド ッ ト が で き や す い こ と が.at し た. More に, electrode を ア ン テ ナ tectonic と し, こ の ド ッ ト に THz を set light し て photocurrent を 観 measuring し た results, 従 よ り い more than a yard, 100 pA の photocurrent が 観 measuring さ れ た. の こ の be 験 に よ り, metal micro structure を, previously っ た position に comfortable に configuration す る technology が open 発 で き, そ の case と し て, 単 a quantum ド ッ ト に electrode を pay け る プ ロ セ ス の step left ま り に が jump up し た. Youdaoplaceholder2 れによ れによ, quantum ドット よ よ よ detailed な evaluation 価が possible になった. Above に よ の り, metal atoms を make っ た デ バ イ ス や metal の fine-structure の position suppression technology な ど, new rules デ バ イ ス explore の た め の new た な technology open 発 を す る こ と が で き, こ れ を using し て must have の results が ら れ た.

项目成果

InP(311)B面上に成長したInAs量子ドットの電気伝導特性

InP(311)B表面生长的InAs量子点的导电性能

• 发表时间: 2016
• 作者: 阿部俊也;大内田研宙;遠藤翔;肥川和寛;千々岩芳朗;吉田真樹;奥村隆志;堀岡宏平;佐田政史;大塚隆生;植木隆;永井英司;水元一博;中村雅史;小嶋由香;鹿子木康弘;篠原亜佐美・鹿子木康弘・明和政子;鹿子木康弘・井上康之・松田剛・David Butler・開一夫・明和政子;和田 直樹
• 通讯作者: 和田 直樹