メソスコピック・エレクロニクス

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07044120
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 荒川 泰彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30134638)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): JOYCE B.A インペリアルカレッジ, 半導体境界領域研究センター, 教授 ; GREEN M インペリアルカレッジ, 工学部, 教授 ; THORNTON T.J インペリアルカレッジ, 工学部, 講師 ; STRADLING R. インペリアルカレッジ, 理学部, 教授 ; EAVES L ノッティンガム大学, 理学部, 教授 ; BARKER J.R グラスゴー大学, 工学部, 教授 ; AHMED H ケンブリッジ大学, 工学部, 教授 ; 平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10183097) ; FASOL G 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10251472) ; 榊 裕之 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (90013226) ; 三浦 登 東京大学, 物性研究所, 教授 (70010949) ; 浜口 智尋 大阪大学, 工学部, 教授 (40029004)
• Keywords: メソスコピック / 量子ナノ構造 / 量子ドット / 超格子 / 共鳴トンネル / 単一電子 / 一次元構造 / 半導体

Research Abstract

本年度は,以下の研究を行い成果を得た.
(1)選択的結晶成長による量子ナノ構造の作製:結晶成長により形成した量子ドットの初期過程を原子間力顕微鏡(STM)で原子レベルで評価する手法を開発し,成長初期のメカニズムについて新たな知見を得た.これをもとに新しい量子構造作製法を開発し,均一性及び再現性の良い極微細量子ドットの形成に成功した.
(2)量子ナノ構造中のキャリアのダイナミクスの解明:量子ナノ構造の磁気抵抗遠赤外応答により,強磁場化でのキャリアのダイナミクスを明らかにすることに成功した.また顕微フォトルミネセンスの空間・時間分解測定により,ポイントコンタクトから噴出する電子流を直接画像化することに成功した.
(3)一次元構造中の物性の探索:各種一次元構造の電気的・光学的評価を行い,キャリアの閉じ込めエネルギーと励起子の束縛エネルギーを正確に同定することに成功した.また,量子細線中の電子移動度について,その構造依存性等に関して新しい知見を得た.
(4)新電子材料の探索:従来のVLSI技術で用いられているSiに関して,その微細加工法と結晶成長法に関して検討を行い,10nm以下の極微細構造を新しい微細加工法により,また良質なSi/SiGeヘテロ構造を結晶成長法の改良により作製することに成功した.
(5)単一電子トランジスタの開発:極微細量子ドットをチャネルとするトランジスタを作製し,その電気伝導特性を評価した結果,単一電子のトンネル現象を室温において観測することに成功した.

Research Products

• [Publications] M.Morifuji: "Theoretical study on interband tuneling of holes through CaAs/AlAs/CaAs single-barrier heterostructures" Physical Review B. 52. (1995)
• [Publications] M.Grayson: "Far infrared emission from hot quasi-one dimensional quantum wires in GaAs" Applied Physics Letters. 67. 1564-1566 (1995)
• [Publications] S.Suzuki: "Coherent transport through electron wave directional coupling structures" Japanese Journal of Applied Physics part 1. 34. 4449-4451 (1995)
• [Publications] K.Hirakawa: "Far infrared emission spectroscopy of hot two-dimension plasmons in A10.3Ga0.7 As/GaAs heterojunctions" Applied Physics Letters. 67. 2326-2328 (1995)
• [Publications] N.Sakamoto: "Conduction-type conversion in Si-doped(311)A GaAs grown by molecular beam epitaxy" Applied Physics Letters. 67. 1444-1446 (1995)
• [Publications] M.Kitamura: "Spontaneous Formation of Aligned InGaAs Quantum Dots on GaAs Multi-Atomic Steps by Metalorganic Chemical Vapor Deposition Growth" Applied Physics Letters. 17. 1675- (1995)
• [Publications] S.Ishizaka: "Quantum Transport in Antidot Arrasys in Magnetic Fields" Phys.Rev.B. 51. 9881-9890 (1995)
• [Publications] T.Ando: "Valley Mixing and Interface Fluctuations in GaAs/AlAs Superlattices" Jpn.j.Appl.Phys. 34. 4522-4525 (1995)
• [Publications] S.Ishizaka: "Numerical Study on Quantum Transport in Antidot Arrays in Magnetic Fields" Jpn.j.Appl.Phys. 34. 4317-4320 (1995)
• [Publications] T.Tsuchiya: "Magnetic Oscillation of Luminescence Energy in Asymmetric Quantum Wells" Jpn.j.Appl.Phys. 34. 4544-4547 (1995)
• [Publications] S.Ishizaka: "dc Josephson Current through a Quantum Dot Coupled with Superconducting Leads" Phys.Rev.B. 52. 8358-8362 (1995)
• [Publications] C.Hamaguchi: "Wannier-Stark Localization in Superlattices" Japan Journal of Applied Physics. 24. 4519-4521 (1995)
• [Publications] R.Scur: "New technique for the formation of self-seembled InGaAs/GaAs quantum dots" Applied Physics Letters. 67. 1535- (1995)
• [Publications] Y.Nagamune: "Observation of enhaced lateral confinment of excitons in GaAs quantum wires with various size(7-30nm)by magnetophotolumines-cence measurement" Applied Physics Letters. 2502- (1995)