Novel Functional Devices Using Random Networks of Metal Nanoparticles

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本研究では、ランダムに分布した金属ナノドットアレイにおける単電子特性を評価し、デバイスの可能性を見極めることを目指した。前年度に、2つの入力ゲートを用いてナノドットアレイの単電子特性を制御できること、およびドットの上下非対称性によりゲート容量比が不均一化することを明らかにした。令和4年度には、この研究成果をScientific Reportsの掲載論文として発表するとともに、ナノドットアレイの単電子特性の特徴について詳細に調査した。得られた研究成果を、査読付き国際会議(SNW 2022)および応用物理学会において発表するとともに、査読付き学術雑誌論文への投稿を準備している(令和5年度に投稿予定)。ランダムに分布したナノドットアレイの単電子特性の評価：蒸着量および基板の表面処理によりドットの面密度・ドットサイズ・ドット間距離を変え、単電子特性を評価した。一般的に、蒸着量の増加に伴いドットのサイズが増加し、ドット間距離は減少するためコンダクタンスは指数関数的に増加する。コンダクタンスの低い領域では複数のドットに由来する複雑な特性が得られ、コンダクタンスの増加により主に1個のドットに由来するシンプルな特性が一定頻度で観測され、量子化コンダクタンス付近まで増加すると単電子特性が消失した。基板の表面処理の方法を変えるとドットの面密度とサイズが変化するため蒸着量は異なるものの、同程度のコンダクタンスにおいて上記で述べた傾向が見られた。これらの結果は、ナノドットアレイの単電子特性がコンダクタンス(ドット間距離)に支配されることを示しており、将来的にデバイスとして用いる際に指針となる重要な知見である。