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2016 Fiscal Year Annual Research Report

テラヘルツ電磁波による単一電子・スピン伝導ダイナミクスの制御と情報機能の創製

Research Project

Project/Area Number 26706002
Research InstitutionTohoku Institute of Technology

Principal Investigator

柴田 憲治  東北工業大学, 工学部, 准教授 (00436578)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords量子ドット / テラヘルツ電磁波 / トンネル効果 / トランジスタ
Outline of Annual Research Achievements

平成28年度は、これまでに作製・評価した素子と、構築したテラヘルツ応答測定系を用いて、「単一量子ドットのテラヘルツ分光、テラヘルツ電磁波を用いた単一電荷・スピン伝導の制御」に関する実験を行った。具体的な成果としては、自己組織化InAs量子ドットトランジスタ素子に対して、2連の時間遅延した広帯域テラヘルツ光を照射し、その際の光電流の遅延時間依存性を詳細に解析することによって、非平衡状態下における電子間相互作用の大きさを単一電子レベルで評価できることを見出した。具体的には、テラヘルス光励起されて非平衡状態にある電子に対して、クーロン相互作用の大きさを評価することに成功した。一方で、テラヘルツ電磁波を用いた単一電子やスピン状態のコヒーレントな制御に関する実験は、最適なトランジスタ素子を得ることができなかったため、本年度は成果を挙げることができなかった。
また本年度は、従来の自己組織化InAs量子ドットに加えて、新たに単一の自己組織化InSb量子ドットを活性層とする単一電子トランジスタ素子を作製し、その伝導特性を評価することに成功した。伝導特性からは、InSb量子ドットがテラヘルツ帯のエネルギーに相当する非常に大きな軌道量子化エネルギーと、極めて大きな電子のg因子を有することが分かった。これらのInSb量子ドットに特有の大きな量子準位間隔や、非常に大きな電子のg因子を用いることで、今後、単一電子やスピン状態の制御が、より容易に実現できるようになることが期待される。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Remarks

研究代表者ホームページ

  • Research Products

    (11 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Ecole Normale Superieure(France)

    • Country Name
      France
    • Counterpart Institution
      Ecole Normale Superieure
  • [Journal Article] 並列二重量子ドットジョセフソン接合におけるクーパー対分離とスピンもつれ相関の検出2016

    • Author(s)
      ラッセル スチュワート ディーコン, 大岩 顕, ユルゲン ザイラー, 馬場翔二, 金井康, 柴田憲治, 平川一彦, 樽茶清悟
    • Journal Title

      固体物理

      Volume: 51 Pages: 287-293

  • [Journal Article] Excited-state charging energies in quantum dots investigated by terahertz photocurrent spectroscopy2016

    • Author(s)
      Y. Zhang, K. Shibata, N. Nagai, C. Ndebeka-Bandou, G. Bastard, and K. Hirakawa
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 93 Pages: 235313

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevB.93.235313

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 単一lnSb量子ドットトランジスタの作製と伝導特性の評価2017

    • Author(s)
      飯野裕貴、荒井啓朗、柴田憲治
    • Organizer
      平成28年東北地区若手研究者研究発表会
    • Place of Presentation
      東北学院大学工学部
    • Year and Date
      2017-03-04
  • [Presentation] イオン液体を用いた金属量子ポイントコンタクトの電界変調2017

    • Author(s)
      佐藤悠宇、伊井貴彦、柴田憲治
    • Organizer
      平成28年東北地区若手研究者研究発表会
    • Place of Presentation
      東北学院大学工学部
    • Year and Date
      2017-03-04
  • [Presentation] イオン液体を用いた電気化学エッチングによる金属ナノ構造の微細化とその電界変調2017

    • Author(s)
      佐々木秀隆、阿部千夏、柴田憲治
    • Organizer
      平成28年東北地区若手研究者研究発表会
    • Place of Presentation
      東北学院大学工学部
    • Year and Date
      2017-03-04
  • [Presentation] Transport throught InSb self- assembled quantum dots coupled to nanogap metal electrodes2016

    • Author(s)
      K. Shibata, M. Ohmori, H. Sakaki and K. Hirakawa
    • Organizer
      2016 Workshop on Innovative Nanoscale Devices and Systems (WINDS16)
    • Place of Presentation
      Kohara Coast, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2016-12-06
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ナノギャップ電極と結合した単一自己組織化InSb量子ドットにおける電気伝導特性2016

    • Author(s)
      柴田憲治、大森雅登、榊裕之、平川一彦
    • Organizer
      応用物理学会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ、新潟
    • Year and Date
      2016-09-15
  • [Presentation] イオン液体を用いた金属量子ポイントコンタクトの伝導度の電界変調2016

    • Author(s)
      伊井貴彦、佐藤寛史、大宮司圭介、柴田憲治
    • Organizer
      平成28年度電気関係学会東北支部連合大会
    • Place of Presentation
      東北工業大学
    • Year and Date
      2016-08-31
  • [Presentation] Electric-field tuning of conductance in metal quantum point contacts2016

    • Author(s)
      K. Shibata, K. Yoshida and K. Hirakawa
    • Organizer
      International conference on superlattices, nanostructures and nanodevices (ICSNN2016)
    • Place of Presentation
      Hong Kong, China
    • Year and Date
      2016-07-25
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] http://www.eis.tohtech.ac.jp/~kshibata/index.html

URL: 

Published: 2018-01-16  

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