基板上で電子を操作する「電子チップ」の開発

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K21147
• Research Institution: Saitama Institute of Technology
• Principal Investigator: 内田 正哉 埼玉工業大学, 付置研究所, 教授 (80462662)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: 電子 / 電子光学デバイス / 量子デバイス / 軌道角運動量 / 電子顕微鏡

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、原子ではなく電子をガイド、トラップする電子光学デバイス、すなわち、「電子チップ」の開発を行う行なうことを目的に研究を遂行している。令和3年度の主な成果は、以下の通りである。

昨年度に引き続き、新型コロナウイルス流行による影響を大きく受けた。特に、装置利用を行う予定だった他研究施設の利用制限があり、研究の中断あるいは遅延を余儀なくされた。このため、理論的検討およびシミュレーションによる検討、学内でできる研究を主に行った。今回開発する「電子チップ」は金属細線を流れる電流によって生じる局所磁場あるいは電場をもちいてチップ上電子の制御を行うタイプである。今年度は主に電場型の場合の検討を行った。有限要素法をもちいる電磁場シミュレーションの結果、近接した2本の金属細線に正負の静電場を印加すると、モノポールに類似し、細線の先端を中心に電気力線が渦状になることが確かめられた。これを組み合わせて利用し、電子の局所操作が可能となる電場型導波路、電場型レンズを発案、設計を行なった。また、「電子チップ」の試作を行なうため、マイクロドリルおよび集束イオンビーム（FIB）を用いた微細加工を基板上に行い、試作品の評価を行なった。機械加工でも0.15mmでラインアンドスペースの加工が可能であり、電極パッド等作製を行なった。今後、試作した「電子チップ」を電子顕微鏡に搭載し、昨年度開発した電子線用撮像素子をもちいて評価する予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウイルス流行による影響により、装置利用を行う予定だった他研究施設の利用制限もあり、研究の中断あるいは遅延を余儀なくされている。

Strategy for Future Research Activity

当初計画を変更し、学内あるいは依頼での試作も検討している。

Causes of Carryover

未使用額が生じた理由は、新型コロナウイルス流行による影響によるものである。これにより、実際のデバイス作製が不可能な状況が生じ続いた。今年度も新型コロナウイルス流行の影響を大きく受ける可能性があるが、繰越金と合わせての執行計画として、当初計画にあるよう、テストデバイス作製後、必要な器材の購入を予定している。