2006 Fiscal Year Annual Research Report
ネオシリコン量子情報デバイス創製に向けた量子ドット自己配列制御技術
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16206030
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小田 俊理 東京工業大学, 量子ナノエレクトロニクス研究センター, 教授 (50126314)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水田 博 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助教授 (90372458)
土屋 良重 東京工業大学, 量子ナノエレクトロニクス研究センター, 助手 (80334506)
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| Keywords | ナノ結晶シリコン / LB膜法 / 分散溶液 / 量子情報デバイス / 2重nc-Si量子ドット / 微小電荷検出 / RF-SET |
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| Research Abstract |
パルスガスVHFプラズマプロセス技術を用いて気相合成した直径8nm程度のナノ結晶シリコン(nc-Si)ドットの配列制御に、液体中のコロイド粒子の配列方法として知られるラングミュア・ブロジェット(LB)膜法の利用を試みた。nc-Siドットを堆積したSi基板を、シランカップリング剤の1つであるHMDSと溶媒であるクロロホルムの混合液に入れて超音波処理し、表面修飾されたnc-Siドットの分散溶液を作製する。この分散溶液を水面上に展開し基板に転写することで、nc-Siドットの2次元高密度配列構造の作製に成功した。また、生体分子の自己組織化ナノテンプレートを利用した配列制御にむけてnc-Siドットコロイド水溶液作製技術の検討を行い、シランカップリング剤と溶液のpHを調節することにより、比較的長時間分散状態を保つ水溶液が作製できることを確認した。
nc-Siドットを量子ビットとして利用するネオシリコン量子情報デバイスの実現に向け、高濃度ドープした厚さ50nmのSOI基板上に、電子ビームリソグラフィにより量子情報デバイスの電荷検出器である単電子トランジスタ(SET)と制御用マルチゲート電極パターンを描画した。そして位置合わせ技術により、SETとマルチゲート構造の間の120nm程度のギャップの間に2つのnc-Si量子ドットを集積化することに成功した。3次元構造容量解析シミュレーションとSET等価回路シミュレーションを組み合わせることにより、2重nc-Si量子ドット内の微小な電荷分極がSETで検出可能であるということが分かった。また、さらなる電荷検出性能の向上のために、RF駆動のSETの検討を行い、独自に開発したSETの解析的モデルを回路シミュレータSPICEに組み込んだシミュレーションにより、電荷検出感度を高めるために最適なRF-SET、及び周辺回路のパラメータを決定することができた。
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