2010 Fiscal Year Annual Research Report
グラフェンを用いた集積化量子ドット素子の開発と電子輸送ダイナミクスに関する研究
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22360147
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
森山 悟士 独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA独立研究者 (00415324)
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| Keywords | グラフェン / 量子ドット / ナノ微細加工 / 結合量子ドット / 単一電子輸送 |
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| Research Abstract |
本研究では,2次元ナノカーボン電子系である単一原子層グラファイト(グラフェン)を量子ナノデバイス構築材料として利用するデバイスプロセス技術を開発し,グラフェン特有のバンド構造に起因した特異な単一電子輸送現象とそのダイナミクスを探求する。そして,シート状に拡がったグラフェンの構造を利用して単電子エレクトロニクス,さらには量子情報処理システムのための量子ドットデバイスの集積化と単一電子の電荷・スピン量子状態のコヒーレントな制御を実現することを目的とする。シリコン集積回路の微細化の限界が具体的に見え始めた今,それと相補的な新しいエレクトロニクス創成のために,量子ナノデバイス材料として新規カーボン材料であるグラフェンの有用性を示し,デバイス作製の基礎技術の開発と動作実証をすることによって,"グラフェン量子エレクトロニクス"への分野の基礎を開拓することを目指す。
研究初年度にあたる今年度では,従来型のグラフェン量子ドット素子構造とは異なる,新しい構造のグラフェン量子ドット素子の提案とナノ微細加工プロセス技術の開発を行った。これは,従来型の素子構造で問題となるグラフェンの端構造および微小接続部分における構造的な揺らぎとそれに起因する散乱等による電子輸送への影響を避けるためのものである。そして実際に素子を作製し,極低温での単一電子輸送現象から,磁場中において少数キャリア状態での単一電子制御に成功した。
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