2018 Fiscal Year Final Research Report
Quantum-dot devices in silicon-based tunnel field-effect transistors
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16H03900
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Research Field |
General applied physics
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
Moriyama Satoshi 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (00415324)
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| Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) |
Ono Keiji 国立研究開発法人理化学研究所, 石橋極微デバイス工学研究室, 専任研究員 (00302802)
Mori Takahiro 国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (70443041)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 量子ドット / トンネルトランジスタ / 単電子トランジスタ / 電子スピン共鳴 / スピン・ブロッケード / ラビ振動 / 量子ビット / 量子コンピュータ |
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| Outline of Final Research Achievements |
Tunnel field-effect transistors (TFETs) look like MOSFETs but have different types of the source and drain, for example P-type TFETs have n-type sources and p-type drains. The bandgap act as a tunnel barrier, and TFETs use a pn junction with the tunnel barrier modulated by gate electrostatic control. In this study, we investigated electron transport in an Al-N-doped TFET device in which Al and N were implanted into the transport channel. We observed single-electron transport through the implantation-induced atomic-size QDs embraced in TFETs. Furthermore, electron spin resonance of a single-spin was observed under continuous microwave irradiation. Also, with pulse-modulated microwave driving, Rabi oscillations as time-ensemble measurements were observed, which corresponds to the single qubit operation. These results indicate that silicon TFETs can be applied as quantum-dot devices such as single electron transistors and spin-based quantum computing devices.
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| Free Research Field |
量子ナノデバイス
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究によって，シリコンテクノロジーに立脚したTFETの量子ドットデバイスとしての有用性を示すことができた。単一もしくは小数素子レベルでの動作が確立されれば，それらを集積し，外部周辺回路と接続した大規模回路の構築へのハードルは，他の電子材料に比べれば格段に低く，基礎研究の成果を産業の発展へスムーズに繋げられることが期待できる。シリコンデバイス技術に立脚した集積化単一電子・量子情報処理デバイスが開発できることを実証した本研究成果は学術的および産業的にも意義があると考える。
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