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2010 Fiscal Year Annual Research Report

シリコン量子ドットの精密位置制御と量子情報素子の作製

Research Project

Project/Area Number 22246040
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

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)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 内田 建  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (30446900)
小寺 哲夫  東京工業大学, 量子ナノエレクトロニクス研究センター, 助教 (00466856)
Keywordsシリコン量子ドット / ナノ結晶シリコン集積化 / 単電子デバイス / レーザアニーリング / 2重結合量子ドット
Research Abstract

ナノシリコン量子ドットの精密配列制御により量子情報デバイスの集積化を目指す研究を行い、以下の成果を得た。
(1)産業技術総合研究所との共同研究により、ディップペンナノリソグラフィおよびファウンテンペンリソグラフィ技術の適用でナノシリコンの配列制御を検討した。ディップペンナノリソグラフィではナノ結晶シリコンの表面制御が重要であること、ファウンテンペンリソグラフィでは溶媒と濃度が重要であることが分かった。
(2)ナノ結晶シリコン表面の酸化膜を制御する方法として、フッ酸蒸気を利用したエッチング法により、電気特性を向上することに成功した。しかし、再酸化により電気伝導度が低下する問題を指摘した。
(3)デルフト工科大学との共同研究により、ナノ結晶シリコン集合体に種々の条件でレーザアニール処理を施して、電子輸送特性の改善を図った。AFM測定による粒径の変化と電気伝導度との相関を検討し、熱拡散モデルで実験結果を説明することができた。
(4)電極間隔10nm以下のナノギャップ電極の作製を目指して、フラーレンを混合した電子ビームレジストや2段階露光技術を開発した。
(5)電子ビーム露光技術により量子ドットと少数電荷検出用の単電子トランジスタを集積したデバイスを作製した。スピン検出型シリコン量子ビットに関しては種々の構造を設計し、シミュレーションにより動作を確認すると共に、3角形状に配列した3重結合量子ドットの形成に成功した。また、ケンブリッジ大学との共同研究により、結合量子ドットデバイスの極低温微少電流測定を行った。
(6)高周波時間分解測定のため、高周波測定用サンプルホルダーの設計を行った。

  • Research Products

    (24 results)

All 2011 2010 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (10 results) Book (3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Growth of Ge-Si nanowires heterostructure via chemical vapour deposition2011

    • Author(s)
      C. B. Li, K. Usami, H. Mizuta, and S.Oda
    • Journal Title

      Thin Solid Films

      Volume: 519 Pages: 4174-4176

    • URL

      http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2011.02.005

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Size Reduction and Phosphorus Doping of Silicon Nanocrystals Prepared by a Very High Frequency Plasma Deposition System2011

    • Author(s)
      Y.Nakamine, N.Inaba, T.Kodera, K.Uchida, R.N.Pereira, A.R.Stegner, M.S.Brandt, M.Stutzmann, S.Oda
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 50 Pages: 025002 1-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simulation study of charge modulation in coupled quantum dots in silicon2011

    • Author(s)
      T.Kambara, T.Kodera, T.Takahashi, G.Yamahata, K.Uchida, S.Oda
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 50 Pages: 04DJ05 1-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] シリコンナノ結晶のCVD成長と新機能2010

    • Author(s)
      小田俊理
    • Journal Title

      日本結晶成長学会誌

      Volume: 37(4)

    • URL

      http://ci.nii.ac.jp/naid/110008440731

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Vertical coupled SiGe double quantum dot2010

    • Author(s)
      C. B. Li, G. Yamahata, J.S. Xia, H.Mizuta, S. Oda and Y. Shiraki
    • Journal Title

      Electronics Letters

      Volume: 46(13) Pages: 940-941

    • DOI

      DOI:10.1049/el.2010.0494

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Suspendedquantum dot fabrication on a heavily-doped silicon nanowire by suppressing unintentional quantum dot formation2010

    • Author(s)
      J.Ogi, M.A.Ghiass, T.Kodera, Y.Tsuchiya, K.Uchida, S.Oda, H.Mizuta
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 49 Pages: 044001 1-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experimental observation of enhanced electron-phonon interaction in suspended Si double quantum dots2010

    • Author(s)
      J.Ogi, T.Ferrus, T.Kodera, Y.Tsuchiya, K.Uchida, D.A.Williams, S.Oda, H.Mizuta
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 49 Pages: 045203 1-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Scaling Analysis of Nanoelectromechanical Memory Devices2010

    • Author(s)
      T.Nagami, Y.Tsuchiya, K.Uchida, H.Mizuta, S.Oda
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 49 Pages: 044304 1-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design of New Logic ArchitectureutilizeOptimized Suspended-Gate Single-Electron Transistors2010

    • Author(s)
      B.Pruvost, K.Uchida, H.Mizuta, S.Oda
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Nanotechnology

      Volume: 9(4) Pages: 504-512

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication of Nanosilicon Ink and Two-Dimensional Array of Nanocrystalline Silicon Quantum Dots2010

    • Author(s)
      T.Ishikawa, H.Nikaido, K.Usami, K.Uchida, S.Oda
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 49 Pages: 125002 1-4

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Spin valve effects in Silicon nanowires2010

    • Author(s)
      Jean L.Tarun, Shaoyun Huang, Y.Fukuma, H.Idzuchi, Y.Otani, Naoki Fukata, Koji Ishibashi, Shunri Oda
    • Organizer
      55th Magnetism and Magnetic Materials Conference (MMM)
    • Place of Presentation
      Atlanta, U.S.A.
    • Year and Date
      2010-11-14
  • [Presentation] Distinct Spin Valve Effects in Silicon Nanowires Measured by Non-local Electrode Configuration2010

    • Author(s)
      Jean L.Tarun, Shaoyun Huang, Y.Fukuma, H.Idzuchi, Y.Otani, Naoki Fukata, Koji Ishibashi, Shimri Oda
    • Organizer
      International Microprocesses and Nanotech nology Conference (MNC 2010)
    • Place of Presentation
      Kitakyushu, Japan
    • Year and Date
      2010-11-11
  • [Presentation] NeoSilicon based nanoelectromechanical information devices2010

    • Author(s)
      S.Oda
    • Organizer
      IEEE EDS Minicolloquim on Physics of Electron Devices in Engineering Education
    • Place of Presentation
      Pokhara, Nepal
    • Year and Date
      2010-10-25
  • [Presentation] Simulation study of charge modulation in coupled quantum dots in silicon2010

    • Author(s)
      Tomohiro Kambara, Tetsuo Kodera, Gento Yamahata, Ken Uchida, Shunri Oda
    • Organizer
      Solid State Devices and Materials Conference
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2010-09-23
  • [Presentation] Preparation of SOI-based Double Quantum Dots Structure Defined by Geometry and Electrostatically2010

    • Author(s)
      Muhammad Amin Sulthoni, Tetsuo Kodera, Ken Uchida, Shunri Oda
    • Organizer
      Solid State Devices and Materials Conference
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2010-09-23
  • [Presentation] Scaled silicon NEM hybrid devices2010

    • Author(s)
      S.Oda
    • Organizer
      Nano-Electro-Mechanical Devices for Integrated Sensing and Switching Satellite workshop to ESSDERC/ESSCIRC
    • Place of Presentation
      Seville, Spain
    • Year and Date
      2010-09-17
  • [Presentation] Silicon Quantum Dot Devices2010

    • Author(s)
      S.Oda
    • Organizer
      Sixteenth School on Condensed Matter Physics
    • Place of Presentation
      Varna, Bulgaria
    • Year and Date
      2010-09-01
  • [Presentation] Artificial Membrane Constructed by one-dimensional Nanostructure using DNA Origami2010

    • Author(s)
      Ian C.Robertson, Ken Uchida, Shunri Oda
    • Organizer
      7th International Conference-NN10
    • Place of Presentation
      Halkidiki, Greece
    • Year and Date
      2010-07-12
  • [Presentation] Spin-related tunneling in lithographically-defined silicon quantum dots2010

    • Author(s)
      T.Kodera, G.Yamahata, T.Kambara, K.Horibe, K.Uchida, C.M.Marcus, S.Oda
    • Organizer
      IEEE Silicon Nanoelectronics Workshop
    • Place of Presentation
      Honolulu, U.S.A
    • Year and Date
      2010-06-14
  • [Presentation] Single-electron energy dissipation processes mediated by slabmode phonons observed for suspended silicon double quantum dots2010

    • Author(s)
      J.Ogi, T.Ferrus, T.Kodera, Y.Tsuchiya, K.Uchida, D.A.Williams, S.Oda, H.Mizuta
    • Organizer
      IEEE Silicon Nanoelectronics Workshop
    • Place of Presentation
      Honolulu, U.S.A
    • Year and Date
      2010-06-13
  • [Book] Silicon Nanocrystal Flash Memory2010

    • Author(s)
      S.Oda, S-Y Huang
    • Total Pages
      49
    • Publisher
      Wiley VCH, Weinheim
  • [Book] プラズマ技術によるナノシリコンドットの作製2010

    • Author(s)
      小田俊理
    • Total Pages
      9
    • Publisher
      ソーエムシー出版
  • [Book] Photovoltaics and Optoelectronics from Nanoparticles2010

    • Author(s)
      M.Winterer, W.Gladfelter, D.Gamelin, S.Oda
    • Total Pages
      159
    • Publisher
      Materials Research Society Symposium Proceedings
  • [Remarks]

    • URL

      http://odalab.pe.titech.ac.jp/index.html

URL: 

Published: 2013-06-26  

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