| 研究課題/領域番号 |
07837001
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 時限 |
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| 研究分野 |
極微細構造工学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
橋詰 保 北海道大学, 工学部, 助教授 (80149898)
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| 研究分担者 |
呉 南健 北海道大学, 工学部, 助手 (00250481)
赤沢 正道 北海道大学, 工学部, 助教授 (30212400)
長谷川 英機 北海道大学, 工学部, 教授 (60001781)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1996
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| 研究課題ステータス |
完了 (1996年度)
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| 配分額 *注記 |
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
1996年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1995年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
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| キーワード | 量子構造 / 2次元電子ガス / ショットキー障壁 / インプレーンゲート / スプリットゲート / 量子細線トランジスタ / 単電子トランジスタ / ショットキーゲート / ショットキーゲット |
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| 研究概要 |
本研究の目的は、半導体量子井戸中の2次元電子ガスへ直接ショットキー接合を形成し、その接合特性を理論的・実験的に解明するとともに、この接合をゲートとする電界制御によって、損傷のない新しい量子構造を実現することを目的としている。得られた主要な成果を以下にまとめる。
1)In-Situ電気化学プロセスによりAlGaAs/GaAsヘテロ接合における2次元電子ガス(2DEG)端に、直接ショットキー接合を形成する技術を開発し、これにより、インプレーンゲート量子構造を考案した。計算およびEBIC法による空乏層の直接測定やSdH振動の測定により、これらのゲート構造のゲート制御機能解析および構造の最適化を試みた。
2)インプレーンゲート形量子細線トランジスタを製作し、100Kまで、コンダクタンスの量子化が観測でき、新しいインプレーンゲート構造では、従来のスプリットゲート構造に比較して、電子の閉じこめポテンシャルが格段に大きいことが示された。
3)さらに、トレンチホールを持つAlGaAs/GaAsヘテロ接合2DEGバ-にインプレーンゲートを形成し、ゲート制御形電子波干渉デバイス(アハラノフ-ボ-ムリング)を作製した。ゲート制御によって、明瞭な磁気抵抗振動が3.3Kで観測され、その周期より、この振動がアハラノフ-ボ-ム効果による振動であることが確認された。
4)AlGaAs/GaAsヘテロ接合2DEG系にインプレーンゲートを適用した、単電子トランジスタを作製した。試作デバイスは、すべて、低温で明確なクーロン振動およびクーロンブロッケード特性を示した。特に、ゲート間隔200nmの単一ドットデバイスでは、クーロン振動を、30Kまで認めることができた。さらに、ゲート間隔を、50nm程度にすると、77K-300Kでの動作が期待できることが計算によって示された。
5)AlGaAs/GaAsヘテロ接合2DEG系に新しいゲートを適用した2重単電子トランジスタを試作した。2重ドットデバイスでは、中央のフィンガーゲートの電圧を変えると、コンダクタンスピークに、分離や融合の複雑な挙動が認められ、その振る舞いは、簡単な容量結合に基づく理論では説明し難く、特にピンチオフ近傍では量子閉じ込め準位の相互作用効果を考慮したモデルが必要であることが示唆された。
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