2018 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of spin-coupling technology suitable for Si quantum bit integration
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17H01276
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
安田 哲二 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 部長 (90220152)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大野 圭司 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (00302802)
森山 悟士 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)
伊藤 公平 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30276414)
森 貴洋 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (70443041)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 量子ビット / スピンカプラ- / トンネルFET / シリコン / 等電子トラップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、等電子トラップ（IET）不純物を導入したトンネル電界効果トランジスタ（TFET）型のスピン量子ビットを用いて、スピン結合機能を実証することである。昨年度までに、この目的のために必要な素子のゲート幅縮小、および、不純物導入位置制御のための微細リソグラフィ技術を確立した。2年目となる本年度の研究実施内容は、(1)1年目に確立した技術を量子ビット素子作製に実際に適用すること、および、(2)これを用いたスピン結合機能検証素子の試作プロセスを確立すること、の２点である。
(1)については、素子ゲート幅縮小プロセスを量子ビット素子作製に適用し、線幅300nmまでの安定試作を実現すると共に、最狭幅20nmのfin型量子ビット素子の形成にも成功した。これらの素子については物材機構および理研において低温測定評価を実施した結果、全ての素子ではないものの量子ドット素子としての動作を確認した。現在、作製した素子の量子ビット動作評価実験を引き続き行っている。また、電流検出型スピン共鳴およびトンネルスペクトロスコピーを実施するための素子も合わせて完成しており、前出の素子同様に評価実験を進めているところである。
(2)については、スピン結合機能検証のための素子構造を設計し、その試作に必要な微細構造のリソグラフィプロセスおよび反応性イオンエッチングプロセスのレシピを確立した。実際の試作は次年度に行う予定である。また、本素子の評価に必要となる2色電子スピン共鳴法による評価の準備として、現有素子を用いた同手法による評価を実施した。その結果、2つの量子ビットを相関無く個別に操作することに成功し、測定技術の準備が整った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の目標とした量子ビットの試作および動作に成功し、スピン結合機能検証のため2色電子スピン共鳴法の準備についても計画より早期に完了した。電流検出型スピン共鳴およびトンネルスペクトロスコピーの評価は現在実施中で完了していないものの、全体としては、次年度のスピン結合機能実証に向けて概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に試作した量子ビット素子については、電流検出型スピン共鳴およびトンネルスペクトロスコピーによる評価を引き続き進めていく。また、スピン結合機能検証素子の試作については次年度上半期の完了を目指す。その素子を用いて、スピンチェーン機能の検証実験を実施する。
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