| Project/Area Number |
21K18731
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
Itagaki Naho 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (60579100)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
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| Keywords | 酸化物半導体 / スパッタリング / 結晶成長 / 量子構造 / エキシトン / 励起子 / ZnO / ZnMgO / 再結合寿命 / ZAION |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は，代表者オリジナル技術を背景に，励起子が量子情報を記憶する革新的デバイスを創製するものである．励起子を「電子と正孔が再結合する過程 (=中間状態）としての準粒子」として扱い，受発光を伴うその生成と消滅に着目した工学的応用を行ってきたこれまでの励起子研究を転換させる点で，挑戦的研究としての意義を有する．この記憶する励起子を用い，大規模集積化において有利な光によるデータ伝送を前提とした量子コンピュータの実現を目指す点で，実用的観点からも意義を有する．本研究は，明るい励起子そのもののを長寿命化させる，というアイデアにより，従来の励起子において存在した寿命と制御性のトレードオフ問題を解決する．
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| Outline of Final Research Achievements |
The purpose of this study is to realize bright excitons with long lifetime using a strained quantum well structure based on ZnO related materials. Conventional bright excitons are highly controllable by light but have short lifetimes, while dark excitons have long lifetimes but are difficult to control with light. This study aims to extend the lifetime of bright excitons using strained quantum wells consisting of ZnO materials. We have realized high-quality ZnMgO/ZnO heterointerfaces on sapphire substrates, which are key to achieving long-lived bright excitons, and confirmed exciton absorption and emission even at room temperature. Based on these results, we are currently fabricating ZnO/ZnMgO strained quantum wells and verifying their functionality as quantum bits.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究は，ZnO系半導体材料からなる歪量子井戸が，従来の明暗励起子において存在した寿命と制御性のトレードオフ問題を解決し，励起子研究に新たな変革点・転換点をもたらすと考え構想に至ったものである．励起子を「電子と正孔が再結合する過程 (=中間状態）としての準粒子」として扱い，受発光を伴うその生成と消滅に着目した工学的応用を行ってきたこれまでの励起子研究を転換させる点で，学術的意義を有する．また，明るい長寿命励起子の開発は，大規模集積化において有利な「光」によるデータ伝送を前提とした量子コンピュータの実現の一助となるものであり，実用的観点からも意義を有する．
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