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2007 Fiscal Year Annual Research Report

半導体量子エレクトロメカニカル構造の研究

Research Project

Project/Area Number 16206003
Research InstitutionNTT Basic Research Laboratories

Principal Investigator

山口 浩司  NTT Basic Research Laboratories, 量子電子物性研究部, 部長 (60374071)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 蟹沢 聖  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 主任研究員 (70393767)
斉藤 正  関西大学, 工学部, 教授 (30388417)
舘野 功太  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 研究主任 (20393796)
藤澤 利正  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 特別研究員 (20212186)
平山 祥郎  東北大学, 理学研究科, 教授 (20393754)
Keywords半導体へテロ接合 / MEMS / NEMS / 量子構造 / ピエゾ抵抗
Research Abstract

今期得られた最も主要な成果のひとつは、オンチップでパラメトリック励振が可能なマイクロ機械共振器を化合物半導体ヘテロ構造を用いて実現したことである。このパラメトリック共振器を用いてパラメトロン計算機としての応用を提案し、1ビット操作をデモンストレーションすることに成功した。この成果により、超低消費電力のロジック系を実現できる可能性を示した。また、この共振器を用いて、機械振動のパラメトリック増幅を実現することにも成功した。
また、光による機械共振器のダンピング制御の実現にも成功した。従来、外部の光共振器と組み込むことによりダンピングを制御する手法は報告されてきたが、本手法では半導体の特性を用いることにより、キャリア励起による圧電効果を用いてダンピング制御が可能である。外部キャビティーを用いた場合に比較し、小型化・集積化に適した振動制御技術である。ダンピング制御は増減両方が可能であり、実効的なダンピングを負の値にまで減少させることにより、カンチレバーの自励振動を引き起こすことにも成功した。
さらに、機械共振器の共振特性を改善する新しい手法として、ヘテロ接合構造の形成によって発生した格子不整合歪を用い、共振周波数にして2.5-4倍、Q値にして一桁近い向上を確認した。この手法は組成の制御により格子不整合歪を自在に制御することができるため、汎用性の高い機械共振器の特性改善の手法として期待される。
その他、微小エレクトロメカニカル構造を作成・評価するための基盤技術として、ナノワイヤーの成長技術、ならびにSEMによる機械振動評価技術、ナノプローブによる微細構造の評価技術、ブロックコポリマーによるナノ加工技術、レジストを用いたナノメカニカル構造の作製技術などに進展を見た。

  • Research Products

    (53 results)

All 2008 2007 Other

All Journal Article (18 results) (of which Peer Reviewed: 18 results) Presentation (32 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Growth and characterization of GaP nanowires on Si substrate2008

    • Author(s)
      G. Zhang, K. Tateno, T. Sogawa, and H. Nakano,
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics 103

      Pages: 014301

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bound states induced by a single donor in a semiconductor quantum well : A scanning tunneling spectroscopy study2008

    • Author(s)
      S. Perraud, K. Kanisawa, Z.-Z. Wang, T. Fujisawa
    • Journal Title

      Physica E 40

      Pages: 1418-1420

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Direct Measurement of the Binding Energy and Bohr Radius of a Single Hydrogenic Defect in a Semiconductor Quantum Well2008

    • Author(s)
      S. Perraud, K. Kanisawa, Z.-Z. Wang, T. Fujisawa
    • Journal Title

      Physical Review Letters 100

      Pages: 056806-1-056806-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spatial imaging of valence band electronic structures in a GaSb/InAs quantum well2008

    • Author(s)
      K. Suzuki, K. Kanisawa, S. Perraud, T. Fujisawa
    • Journal Title

      Applied Surface Science (印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electron-Spin Manipulation and Resonator Readout in a Double-Quantum-Dot Nanoelectromechanical System2008

    • Author(s)
      N. Lambert, I. Mahboob, M. Pioro-Ladriere, Y. Tokura, S. Tarucha, and H. Yamaguchi
    • Journal Title

      Physical Review Letters 100

      Pages: 136802-1-136802-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bit Storage and bit flip operations in an elctromechanical oscillator2008

    • Author(s)
      I. Mahboob and H. Yamaguchi
    • Journal Title

      Nature Nanotechnology 3

      Pages: 275-279

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Piezoelectrically pumped parametric amplification and Q enhancement in an electromechanical oscillator2008

    • Author(s)
      I. Mahboob and H. Yamaguchi
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 92

      Pages: 173109-1-173109-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Height dependence of Young's Modulus for Carbon Nanopillars Grown by Focused-Ion-Beam-Induced Chemical Vapor Deposition2008

    • Author(s)
      Keiichiro NONAKA, Kojiro TAMARU, Masao NAGASE, Hiroshi YAMAGUCHI, Shin'ichi WARISAWA, Sunao ISHIHARA
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys. 47(公開予定)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Local conductance measurement of few-layer graphene on SiC substrate using an integrated nanogap probe2008

    • Author(s)
      M. Nagase, H. Hibino, H. Kageshima, and H. Yamaguchi
    • Journal Title

      J. Phys : Conf. Series 100

      Pages: 052006

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Modulation of Young's Modulus of Poly(methyl methacrylate) Nanobeam Due to Electron-Beam Exposure2007

    • Author(s)
      Kenji Yamazaki, Toru Yamaguchi, Hiroshi Yamaguchi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 49

      Pages: 1225-1227

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bending at Thinned GaAs Nodes in GaP-based Free-standing Nanowires2007

    • Author(s)
      K. Tateno, G. Zhang, T. Sogawa, and Hidetoshi Nakano
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 46

      Pages: 780-782

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Imaging the percolation of localized states in a multisubband two-dimensional electronic system subject to a disorder potential2007

    • Author(s)
      S. Perraud, K. Kanisawa, Z.-Z. Wang, T. Fujisawa
    • Journal Title

      Physical Review B 76

      Pages: 195333-1-195333-7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nanogap electrodes on Si cantilever for local conductance measurement2007

    • Author(s)
      M. Nagase and H. Yamaguchi
    • Journal Title

      Journal of Physics : Conference Series 61

      Pages: 856-860

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pattern Transfer of laterally Aligned Lamellar Domains of Diblock Copolymers2007

    • Author(s)
      Toru Yamaguchi, Hiroshi Yamaguchi
    • Journal Title

      J. Photopolym. Sci. Technol. 20

      Pages: 767-769

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Local Conductance Imaging of Semiconductor Nanowires on an Insulative Substrate Using an Integrated Nanogap Probe2007

    • Author(s)
      M. Nagase and H. Yamaguchi
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys. 46

      Pages: 5639-5642

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Giant Magneto-Piezoresistance and Internal Friction in a Two-Dimensional Electron System2007

    • Author(s)
      H. Yamaguchi, H. Okamoto, Y. Maruta, S. Ishihara, S. Miyashita, and Y. Hirayama
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys. 46

      Pages: 658-660

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Semiconductor heterostructure studies using emerging technologies2007

    • Author(s)
      Y. Hirayama, T. Sogawa, K. Suzuki, K. Kanisawa, and H. Yamaguchi
    • Journal Title

      Phys. Stat. Sol. 244

      Pages: 2988-3001

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cooling of a micro-mechanical resonator by the back-action of Lorentz force2007

    • Author(s)
      Ying-Dan Wang, K. Semba, and H. Yamaguchi
    • Journal Title

      New Journal of Physics 10

      Pages: 043015

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] On-Chip Micromechanical parametric Resonator Based on the Piezoelectricity GaAs/AlGaAs Modulation-Doped Heterostructure2008

    • Author(s)
      I. Mahboob and H. Yamaguchi
    • Organizer
      Device Research Conference
    • Place of Presentation
      Santa Barbara, CA
    • Year and Date
      20080623-25
  • [Presentation] Three-dimensional(3D) alignment with 10-nm order accuracy in electron-beam lithography on rotated sample for 3D nanofabrication2008

    • Author(s)
      K. Yamazaki, H. Yamaguchi
    • Organizer
      EIPBN
    • Place of Presentation
      Portland, U.S.A.
    • Year and Date
      20080527-30
  • [Presentation] ブロック共重合体ラメラ相の転写パターンのラフネス評価2008

    • Author(s)
      山口 徹
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      日本大学 理工学部
    • Year and Date
      20080300
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] 電子ビーム照射によるPMMAナノビーム(梁)のヤング率の変調2008

    • Author(s)
      山崎 謙治
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      日本大学 理工学部
    • Year and Date
      20080300
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] AFMによるGaAsメンブレン構造の振動解析2008

    • Author(s)
      田丸 耕二郎
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      日本大学 理工学部
    • Year and Date
      20080300
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] 引張応力印加による微小機械共振器の特性改善2008

    • Author(s)
      加藤 慶一
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      日本大学 理工学部
    • Year and Date
      20080300
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] 電気機械振動子において圧電的に励振されたパラメトリック共振のダイナミクス2008

    • Author(s)
      Imran Mahboob
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      日本大学 理工学部
    • Year and Date
      20080300
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] キャリア励起によるGaAsカンチレバーのQ値制御と自励発振2008

    • Author(s)
      岡本 創
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      日本大学 理工学部
    • Year and Date
      20080300
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] 繰返し傾斜エッチングを用いた梁構造の作製2008

    • Author(s)
      V.K.Singh
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      日本大学 理工学部
    • Year and Date
      20080300
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] Optical Feedback Control in Semiconductor-based Micromechanical Resonators2008

    • Author(s)
      H. Okamoto, D. Ito, K. Onomitsu, T. Sogawa, and H. Yamaguchi
    • Organizer
      Gordon Research Conference
    • Place of Presentation
      Ventura, CA
    • Year and Date
      20080217-22
  • [Presentation] Micromechanical Resonator Embedded in a Superconducting Quantum Interference Device2008

    • Author(s)
      S. Etaki
    • Organizer
      Gordon Research Conferences
    • Place of Presentation
      Ventura, CA
    • Year and Date
      20080200
    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Presentation] The quantum Hall effect probed via a parametrically pumped electromechanical resonator2008

    • Author(s)
      I. Mahboob
    • Organizer
      Gordon Research Conferences
    • Place of Presentation
      Ventura, CA
    • Year and Date
      20080200
    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Presentation] Micromechanical devices for characterizing electron behavior in quantum systems2007

    • Author(s)
      H. Yamaguchi, I. Mahboob, H. Okamoto, and K. Onomitsu
    • Organizer
      ISANA2007国際会議
    • Place of Presentation
      ハワイ島
    • Year and Date
      20071203-07
  • [Presentation] Two-dimensional Arrangement of Vertically Oriented Cylindrical Domains of Diblock Copolymers using Graphoepitaxy with Artificial Guiding Pattern Layout2007

    • Author(s)
      T. Yamaguchi, M. Edamoto, S. Warisawa, S. Ishihara, H. Yamaguchi
    • Organizer
      MNC
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      20071105-08
  • [Presentation] Control of Young's Modulus for Carbon Nanopillars Grown by Focused Ion Beam Induced Chemical Vapor Deposition2007

    • Author(s)
      K. Nonaka, K. Tamaru, M. Nagase, H. Yamaguchi, S. Warisawa, S. Ishihara
    • Organizer
      MNC
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      20071105-08
  • [Presentation] InAs nanowire field effect transistors2007

    • Author(s)
      G. Zhang, K. Tateno, T. Sogawa, H. Nakano
    • Organizer
      ISCS 2007
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      20071015-18
  • [Presentation] Thermoelastic damping GaAs micromechanical resonators2007

    • Author(s)
      H. Okamoto, D. Ito, K. Onomitsu, and H. Yamaguchi
    • Organizer
      ISCS 2007
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      20071015-18
  • [Presentation] GaP/GaAs core-shell nanowires grown on Si substrate2007

    • Author(s)
      G. Zhang, K. Tateno, H. Sanada, T. Sogawa, H. Nakano
    • Organizer
      ICON 2007
    • Place of Presentation
      スウェーデン、マルム
    • Year and Date
      20070926-29
  • [Presentation] InP nodes in GaP-based free-standing nanowires on Si(111)2007

    • Author(s)
      K. Tateno, G. Zhang, T. Sogawa, H. Nakano
    • Organizer
      SSDM 2007
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      20070918-21
  • [Presentation] ナノ機械振動子の製作・評価2007

    • Author(s)
      加藤 慶一
    • Organizer
      精密工学会秋季大会学術講演会
    • Place of Presentation
      旭川
    • Year and Date
      20070900
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] FIB-CVDによるカーボンナノピラーの構造解析2007

    • Author(s)
      野中 啓一郎
    • Organizer
      精密工学会秋季大会学術講演会
    • Place of Presentation
      旭川
    • Year and Date
      20070900
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] Energy dissipation in a GaAs cantilever controlled by carrier excitation2007

    • Author(s)
      H. Okamoto, D. Ito, K. Onomitsu, and H. Yamaguchi
    • Organizer
      HCIS15
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      20070723-27
  • [Presentation] Spin dynamics characterized by using a micromechanical GaMnAs cantilever2007

    • Author(s)
      K. Onomitsu, I. Mahboob, H. Okamoto, and H. Yamaguchi
    • Organizer
      MSS13
    • Place of Presentation
      Genova, Italy
    • Year and Date
      20070715-20
  • [Presentation] Local conductance measurement of few-layer graphene on SiC substrate using an integrated nanogap probe2007

    • Author(s)
      M. Nagase, H. Hibino, H. Kageshima, and H. Yamaguchi
    • Organizer
      IVC17/ICSS-13&ICN+T2007
    • Place of Presentation
      Stockholm, Sweden
    • Year and Date
      20070702-06
  • [Presentation] AlAs/GaAs/GaP Heterostructure nanowires grown on Si substrate2007

    • Author(s)
      G. Zhang, K. Tateno, H. Sanada, T. Sogawa, H. Nakano
    • Organizer
      IPRM2007
    • Place of Presentation
      くにびきメッセ、松江
    • Year and Date
      20070514-18
  • [Presentation] Electron phase modulation in a high Q nanomechanical resonator2007

    • Author(s)
      I. Mahboob, H. Okamoto, M. Ueki, and H. Yamaguchi
    • Organizer
      IPRM2007
    • Place of Presentation
      くにびきメッセ、松江
    • Year and Date
      20070514-18
  • [Presentation] GaMnAsの磁気弾性結合2007

    • Author(s)
      小野満 恒二,I. Mahboob, 岡本 創,山口 浩司
    • Organizer
      第68回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道工業大学,札幌
    • Year and Date
      2007-09-08
  • [Presentation] 配向制御されたブロック共重合体ラメラ相の転写特性(2)2007

    • Author(s)
      山口 徹,猪熊和仁,林 順三,山口浩司
    • Organizer
      第68回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道工業大学,札幌
    • Year and Date
      2007-09-05
  • [Presentation] FIB-CVDにより作製したカーボンナノピラーの構造解析2007

    • Author(s)
      田丸 耕二郎,野中 啓一郎,永瀬 雅夫,山口 浩司,割澤 伸一,石原 直
    • Organizer
      第68回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道工業大学,札幌
    • Year and Date
      2007-09-05
  • [Presentation] Piezo-actuation and piezo-detection in a electromechanical resonator incorporating a 2DES2007

    • Author(s)
      I. Mahboob, 宮下 宣,山口 浩司
    • Organizer
      第68回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道工業大学,札幌
    • Year and Date
      2007-09-05
  • [Presentation] ナノスケール構造のNEMS応用2007

    • Author(s)
      山口 浩司
    • Organizer
      第68回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道工業大学,札幌
    • Year and Date
      2007-09-04
  • [Presentation] Fabrication of 20-nm Half-pitch Dense Lines Using Block Copolymer Lithography And The hard-mask Etching Process2007

    • Author(s)
      Toru Yamaguchi, Hiroshi Yamaguchi
    • Organizer
      The 51 International Conference on Electron, Ion, and Photon Beam Technology and Nanofabrication
    • Place of Presentation
      米国コロラド州デンバー
    • Year and Date
      2007-05-31
  • [Remarks] パラメトリック共振器に関するリリース分が下記のホームページに掲載されている。(H20年5月20日時点)

    • URL

      http://www.ntt.co.jp/news/news08/0804/0804lla.html

  • [Remarks]

    • URL

      http://www.brl.ntt.co.jp/j/index.html#topic2

  • [Patent(Industrial Property Rights)] メカニカル素子2008

    • Inventor(s)
      岡本創、山口浩司、寒川哲臣、小野満恒二
    • Industrial Property Rights Holder
      日本電信電話株式会社
    • Industrial Property Number
      2008-069928
    • Filing Date
      2008-03-18

URL: 

Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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