| Project/Area Number |
22K04196
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
山口 浩一 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (40191225)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 量子ドット / インジウム砒素 / 電子的結合 / 量子ドットネットワーク / トンネル注入 / 光伝導 / 電子的強結合 / ミニバンド形成 / 分子線エピタキシー / フォトルミネッセンス / ２次元物質 / 均一エネルギー幅 / 量子デバイス / III-V族半導体 / 結晶成長 |
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| Outline of Research at the Start |
人工原子とも呼ばれる半導体量子ドットは、次世代の情報通信デバイスや高効率エネルギー変換デバイスなどへの応用が期待されている。本研究では、量子ドット材料とその構造の多様化に向け、各種基板材料上に分子線エピタキシー法により、多種のⅢ-Ⅴ族化合物・混晶半導体((Al,Ga,In)-(As,N,Sb)系)の面内超高密度量子ドットの自己形成法を確立するものである。さらに、酸化膜中に埋め込んだ面内超高密度の量子ドット人工原子層から成る新たな２次元人工原子層物質の創製およびその新奇光電子物性の発現と新たな量子デバイスへの応用展開を拓く。
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和5年度の主な研究実績は、InAs量子ドットネットワーク構造への電流注入を行うための局所的な電極用ナノドット構造の作製とそのトンネル電子注入の検証実験を行ったことである。その研究成果は、2023年10月にJapanese Journal of Applied Physics誌に掲載された。
本研究課題では、量子ドットネットワーク構造に多数の電極を配置し、各電極の組合せによる複数の入力信号（電極間の量子ドットネットワーク構造への電流注入）による出力の非線形特性を調べ、リザバーコンピューテイングへの応用を検討している。本研究課題の前年度の成果として、この面内超高密度量子ドット構造では、隣接量子ドット間の強結合状態が観測され、量子ドットの面内伝導が期待されており、令和5年度は、この面内超高密度量子ドットに局所的に電子注入を実現するために、2重積層InAs量子ドット構造を作製し、上部のInAs量子ドット層に5 nmのGaAs埋め込み層を成長した後、熱処理を施すことにより量子ドット上部にナノホールを自己形成する手法を用いた。試料表面にAu薄膜電極を蒸着することにより、Au/InAsドットが電極用ドットとして作用し、その直下のInAs量子ドットへのトンネル注入による共鳴コンダクタンス特性を観測した。
また、面内超高密度量子ドットネットワーク構造に945 nm光を照射し、その光伝導特性を調べた結果、量子ドット準位を介した2段階光励起効果および量子ドット層の面内伝導特性を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究で開発している面内超高密度量子ドット層の光電子物性について知見が順調に積み上げられている。量子ドットネットワーク構造としての隣接量子ドット間の相互作用による電子的強結合状態が検証され、光電子物性の基本的理解が進んできた。その基礎を土台として、量子ドットネットワーク構造のリザバーコンピューテイングへの応用に向けた展開が期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
面内超高密度量子ドット層における面内強結合状態による特異な光伝導特性をさらに調べ、電子の量子ドットへのメモリ効果、ヒステリシス特性、光応答特性を明らかにすることで、量子ドットネットワーク構造を用いた物理リザバーコンピューテイングへの応用展開を図る。具体的なデバイス構造の設計と作製技術の構築を進め、試作デバイスでの特性評価の解析を進める。
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