メソスコピック・エレクトロニクス

1997 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, 国際・産学共同研究センター, 教授 (30134638)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097) ; 榊 裕之 東京大学, 生産技術研究所, 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) ; 安藤 恒也 東京大学, 物性研究所, 教授 (90011725)
• 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)InAs量子ドットをチャネル近傍に埋め込んだ新しいトランジスタ構造を作製し,量子ドットの帯電効果をメモリートシテ用いることができることを示した.また,極細チャネル近傍に形成した格子欠陥によるメモリ効果が起こることも明らかにした.
(2)量子ドットにおけるフォノンのボトルネック問題を再検討した結果,ドット中のL0フォノンとバルクの音響フォノンとのカップリングが重要な役割を果たし,キャリアの緩和時間が非常に大きいことを示した.
(3)非対象なダブル量子井戸のサイクロトロン共鳴を遠赤外線スプクトロスコピーを用いて評価し,サイクロトロン共鳴の層間モードカップリングが起こっていることを明らかにした.
(4)極細量子ドットをチャネルとするシリコン・トランジスタを作製し,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.また,ドット内の量子準位間隔を実験で求め,単一電子帯電効果だけでなく量子効果も大きな役割を果していることを明らかにした.
(5)電子ビーム露光法により超高密度にパタ-ニングした基板上に選択的に行い,超高密度量子ドット構造の形成を行った.さらに結晶格子ひずみによる成長する量子ドットの形成方法として混晶の相分離により量子ドットを形成する新しい方法を開発した.
(6)量子ホール効果が電流増加に従いブレークダウンする機構を明らかにした.強磁場下における2次元電子系の素子境界付近に形成されるエッジ状態のコヒーレンス長が極めて長いことを初めて実験的に示した.

Research Products

• [Publications] K.Moriyasu: "Effect of quantum cofinement and lattice relaxation on electronic states in GaAs/In0.2Ga0.8As/GaAs quantum dots" Japanese Journal of applied Physics. 36,6. 3932-3935 (1997)
• [Publications] J.M.Feng: "Resonant opticalphonon asisted tunnelling in an asymmetric double-quantum-well structure" Semiconductor Science and Technology. 12. 1116-1120 (1997)
• [Publications] T.Ezaki: "Electronic structures in circular,elliptic,and triangular quantum dots" Physical Review B. 56,11. 6428-6431 (1997)
• [Publications] T.Ezaki: "Energy relaxation time of electrons in quantum dots" Physica Status solidi(b). 204. 272-274 (1997)
• [Publications] J.M.Feng: "Optical-phonon assisted tunneling in an asymmetric double-quantum-well structure" Physica Status Solid(b). 204. 412-415 (1997)
• [Publications] S.Ozaki: "Observation of resonant optical-phonon asisted tunneling in asymmetric double quantum wells" Journal of Applied Physics. 83,2. 962-965 (1998)
• [Publications] H.Sakaki: "Formation of 10nm-Scale Edge Quantum Wire Structures and Their Excitonic and Electronic Properties" Physica Status Solid(a). 164. 241-251 (1997)
• [Publications] C.Metzner,: "Localization of Quantum Well Excitons by Lateral Disorder.A Mumerical Study" Physica Status Solid(a). 164. 471-476 (1997)
• [Publications] K.B.Noedstrom: "Observation of Dynamical Franz-Keldsh Effect" Physica Status Solidi(b). 204. 52 (1997)
• [Publications] S.Tsujino, C.Metzner: "Saturation of Intersubband Absorption by Real-Space Transfer in Modultion Doped single GaAs-AlAs Quantum Well" Physica Status Solidi(b). 204. 162 (1997)
• [Publications] M.Rufenacht: "Oscillatory Behavior of Relaxation of Hot Electrons in a Biased Charge Transfer Double Quantum Well" Physica Status Solidi(b). 204. 151 (1997)
• [Publications] Y.Shimada: "Time Constant for High-Field Domain Formation in Multiple Quantum Well Sequential Resonant Tunneling Doides" Japanese Journal of Applied Physics. 36,1,3. 1944-1947 (1997)
• [Publications] Y.Shimada: "Sequential Resonant Magnetotunneling through Landau Levels in GaAs/AlGaAs Multiple Quantum Well Structures" Physica Status Solidi(b). 204. 427-430 (1997)
• [Publications] T.Hiramoto: "Room Temperature Coulomb Blockade and Low Temperrature Hopping Trasport in a Multi-Dot-Channel Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor" Japanese Journal of Applied Physics. 36. 4139-4142 (1997)
• [Publications] H.Ishikuro: "Quantummechanical effects in the siliconquantum dot in a single-electron-transistor" Applied Physics Letter. 71. 3691-3693 (1997)