2014 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
25289109
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
品田 賢宏 東北大学, 国際集積エレクトロニクス研究開発センター, 教授 (30329099)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷井 孝至 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20339708)
井上 耕治 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50344718)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 決定論的ドーピング / ドーパント規則配列 / シリコン量子物性 / ダイヤモンド量子物性 / 3次元アトムプローブ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、10nm以下の領域へのドーピングを実現し、次世代デバイスに適応可能な決定論的ドーピング法の確立を第1の目的とし、単一ドーパントシリコンデバイス、単一シリコン-空孔ダイヤモンドデバイスをはじめとする量子デバイスの物性制御を第2の目的としている。単一ドーパントの3次元規則配列が最終目標である。H26年度は、以下の研究項目に取り組んだ。
研究項目１「10nm以下の領域への単一ドーパントドーピングプロセスモジュールの開発」：単一イオン注入装置の照準精度の向上のために、有機レジストナノホールマスクを介して単一イオンを注入するための条件出しを行い、位置合わせ精度と直径ともに20 nm以下にできる条件を見出した。3次元アトムプローブで注入イオンの基板内分布を測定できる手ごたえを得た。
研究項目２「単一ドーパントシリコンデバイス量子輸送」：単一イオン注入装置を用いて、Erを打ち込むための新液体金属イオン源AuSiErの開発に成功した。Siデバイス中にErとOを共注入することが可能となり、シリコンフォトニクスの応用が可能となった。また、1 umのチャネル長を持つチャネルに10 nmピッチでGeイオンを注入したところ、Geバンドの電子輸送を室温でも観測できることを見出した。
研究項目３「単一ドーパントシリコン－空孔ダイヤモンド量子発光」：単一イオン注入装置を用いて、単結晶ダイヤモンド薄膜にSi原子を打ち込み、Siと空孔からなるSiVセンタを作製し、ドースと生成収率との関係を明らかにした。1スポットあたり20個のSi原子を打ち込むと、生成収率15%で負に帯電したSiVセンタが生成されること、形成したスポットの中に単一のSiV-センタも存在すること、単一SiV-センタが単一光子源として機能すること、長時間の熱処理より輝度が十分に高くなることを見出した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究項目２「単一ドーパントシリコンデバイス量子輸送」について、Si基板にErを打ち込むための新しい液体金属イオン源AuSiErの開発に成功した。単一イオン注入法のシリコンフォトニクスへの応用を広げる成果である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
ナノホールマスクを介してPイオンを注入し、3次元アトムプローブで注入イオンの基板内分布を測定する目処が立ったことを受け、単一ドーパントの分布と電気的特性との相関を明らかにして行く。
|
| Causes of Carryover |
国際会議の参加日数が、当初の計画より短くなったため。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
単一ドーパントドーピングプロセスモジュールの開発に充てる予定である。
|
-
[Journal Article] Array of bright silicon-vacancy centers in diamond fabricated by low-energy focused ion beam implantation2014
Author(s)
Syuto Tamura, Godai Koike, Akira Komatsubara, Tokuyuki Teraji, Shinobu Onoda, Liam P. McGuinness, Lachlan Rogers, Boris Naydenov, E. Wu, Liu Yan, Fedor Jelezko, Takeshi Ohshima, Junichi Isoya, Takahiro Shinada, and Takashi Tanii
-
Journal Title
Appl. Phys. Express.
Volume: 7
Pages: 115201(1-4)
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
-
-
-
[Presentation] Metrology of single atom control for quantum processing in silicon and diamond (Invited)2014
Author(s)
Takahiro Shinada, Prati Enrico, Syuto Tamura, Takashi Tanii, Tokuyuki Teraji, Shinobu Onoda, Takeshi Ohshima, Liam P. McGuinness, Lachlan Rogers, Boris Naydenov, Fedor Jelezko and Junichi Isoya
Organizer
16th Takayanagi Keijiro Memorial Symposium
Place of Presentation
Research Institute of Electronics, Shizuoka Univ., Hamamatsu, Japan
Year and Date
2014-11-11
Invited
-
[Presentation] ダイヤモンドへの低エネルギーSiイオン注入におけるSi-Vセンタ生成収率の評価2014
Author(s)
田村崇人, 小池悟大, 谷井孝至, 寺地徳之, 小野田忍, 大島武, Fedor Jelezko, E Wu, 品田賢宏, 磯谷順一, Liam P, Mcguinness, Lachlan Rogers, Christoph Muller, Boris Naydenov, Liu Yan
Organizer
第75回応用物理学会秋季学術講演会
Place of Presentation
北海道大学 札幌キャンパス
Year and Date
2014-09-17
Invited
-
-
[Presentation] Opportunity of single atom control for quantum processing in silicon and diamond (Invited)2014
Author(s)
Takahiro Shinada, Prati Enrico, Syuto Tamura, Takashi Tanii, Tokuyuki Teraji, Shinobu Onoda, Takeshi Ohshima, Liam P. McGuinness, Lachlan Rogers, Boris Naydenov, Fedor Jelezko and Junichi Isoya
Organizer
2014 IEEE Silicon Nanoelectronics Workshop
Place of Presentation
Hilton Hawaiian Village, Hawaii, USA
Year and Date
2014-06-18
Invited
