シリコン結晶中への多元素重畳δドーピング層の実現と量子情報処理への応用

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19206003
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 三木 一司 National Institute for Materials Science, ナノ有機センター, グループリーダー (30354335)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 日塔 光一 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノ有機センター, 研究員 (20421414) ; 坂本 邦博 産業技術総合研究所, エレクトロニクス研究部門, 主幹研究員 (50357109) ; 川畑 史郎 産業技術総合研究所, ナノテクノロジー研究部門, 主任研究員 (30356852) ; 深津 晋 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 准教授 (60199164)
• Keywords: 結晶工学 / 結晶成長 / 半導体物性 / 量子コンピュータ / MBE・エピタキシャル

Research Abstract

今日の社会では情報通信の革新のために、交通制御などを扱うような複雑な問題を処理する情報技術や、個人情報が完全に保護する通信技術が必要とされており、このような情報処理通信技術の実現には量子情報科学の活用が不可欠である。量子情報技術では量子ビットと呼ばれる情報の担い手になる物理系が必要となる。本研究は、この物理系として異種原子を5-10nmの間隔で隣接配置した構造をエピタキシャル成長技術で実現するものである。平成21年度の具体的な成果は以下の通り。
・2元素重畳δドーピング技術に関する研究:光学的・電気的活性化
ビスマスドーパントの活性化では、レーザアニールに加えて低温アニール処理を合わせたハイブリッド手法が適切な事が分かった。レーザアニールはYVO_4 2倍波固体レーザ(532nm、18W)を用いて、100m/minの線速度で回転するターンテーブル上に基板を載せ、窒素雰囲気中で集光面積10μm^2に照射して行い、照射レーザ出力は5～18Wの範囲で可変した。このレーザアニールではアニール処理によって新たに欠陥が生成され、その後の炉アニールにより欠陥構造の大半が除去できる事が分かった。何れの処理も窒素中での処理を行った。本研究では、ビスマスドーパントのフォトルミネッセンススペクトルについて詳細な検討も行った。現在、上記2件に関する論文を投稿準備中である。

Research Products

• [Presentation] シリコン点欠陥(G-center)由来の狭帯域エレクトロレルミネセンスとその温度依存性 (2010)
  • Author(s): 安武裕輔, 大村史倫, 田名網宣成, 村田晃一, 三木一司, 深津晋
  • Organizer: 2010年春季 第57回 応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 東海大学湘南キャンパス、平塚市
  • Year and Date: 2010-03-19
• [Presentation] Spatially resolved STS on Si(110)-16×2 (2009)
  • Author(s): Martin Setvin, Kazuyuki Sakamoto, Kazushi Miki
  • Organizer: 10th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-10)
  • Place of Presentation: Granada Conference Centre, Spain
  • Year and Date: 2009-09-22
• [Presentation] Electronic structure of Bi lines on clean and H-passivated Si(100) (2009)
  • Author(s): J.Javorsky, Kazushi Miki James Owen, David Bowler
  • Organizer: 10th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-10)
  • Place of Presentation: Granada Conference Centre, Spain
  • Year and Date: 2009-09-22
• [Presentation] Novel delta doping technology with two dopants in silicon towards quantum information processing platform (2009)
  • Author(s): Kazushi Miki
  • Organizer: JSPS (Japan Society of Promotion of Science) & RFBR (Russian Foundation of Basic Science) Joint Laboratory of interdisciplinary research SB RAS (Siberian Branch of Russian Academy of Sciences) and Tohoku University : Russian-Japanese workshop (review conference) "State of materials research and new trends in material science"
  • Place of Presentation: Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, Rosia
  • Year and Date: 2009-08-03