2004 Fiscal Year Annual Research Report
量子ナノ構造中の電子波束のデコヒーレンスと伝導・損失・利得スペクトルに関する研究
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15206037
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
榊 裕之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90013226)
荒川 泰彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30134638)
大塚 由紀子 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (00251463)
関根 徳彦 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (10361643)
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| Keywords | テラヘルツ電磁波 / 超格子 / ブロッホ振動 / 超高速トランジスタ / 単一分子素子 |
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| Research Abstract |
サブピコ秒の時間スケールで高速に運動する電子は、その速度の微分に比例する電磁波を放出・吸収し、その周波数はテラヘルツ(THz)領域にある。従って、電子が放出・吸収するTHz電磁波を検出・解析することにより、ナノ構造中の電子のダイナミクスを明らかにすることができる。
本研究においては、THz電磁波の放射・吸収をプローブとして、(1)量子効果デバイス中の電子波束のダイナミクスと伝導・損失・利得の解明、(2)極短チャネルトランジスタ中の非定常伝導と超高電界伝導、(3)分子伝導における電子・分子・機械変形相互作用など分子伝導特有の新しい物性を明らかにする、ことを目標に研究を行っている。
本年度は、
1.半導体超格子のブロッホ利得について;(1)THz電気光学サンプリング法を用いて、放射されたTHz電界波形を測定することにより、ブロッホ振動する電子の利得スペクトルを求めることに世界で初めて成功するとともに、利得の発生機構について古典理論による考察を行った。(2)量子カスケード構造を作製し、10ミクロン帯においてレーザ発振を確認した。
2.バルク半導体の過渡伝導について;(1)超高速トランジスタのチャネル中の電子が放出するTHz電磁波を検出し、トランジスタの動作速度に関する知見を得た。(2)シリコン中の電子の過渡速度の観測に成功した。(3)広帯域THz電磁波発生システムの構築を行った。
3.分子伝導について;(1)単一分子エレクトロニクスを視野に入れた超微細電極作製を行い、エレクトロマイグレーション効果を用いたブレークジャンクション法や極微めっき法などを用いることにより、原子レベルで金属電極間のギャップを制御する技術を確立した。(2)極微金属電極に安定して付着しやすい金属錯体分子の合成を行った。
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