| 研究課題/領域番号 |
13650005
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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 | 一般 |
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| 研究分野 |
応用物性・結晶工学
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
川崎 宏治 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (10234056)
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| 研究分担者 |
青柳 克信 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (70087469)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
2002年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2001年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
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| キーワード | 窒化物 / 量子ピラー / 選択成長 / 垂直型結合量子ドット / AIGaN / 単一電子トランジスタ / クーロンダイヤモンド / 共鳴トンネル / 選択成長法 / 結合量子ドット / GaN / 量子相関素子 / ナノ構造 / 共鳴トンネルダイオード / 負性微分抵抗 / MBE / アンモニア |
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| 研究概要 |
GaNに代表される窒化物半導体材料による量子ドット構造は、GaN/AlNにおいてはその伝導帯の不連続量が2eVと大きいため、電子を強く閉じこめることが可能であり、結合量子ドットを形成すれば、量子相関素子等の将来の量子演算素子の実現に有利である。本研究では、選択成長法を用いて直径数10nmのGaNナノ量子ピラー構造を作製できる結晶成長条件を明らかにした。ある条件では、結晶の直径はほとんど変化せず、高さのみ結晶成長により高くなる条件を見いだした。さらにSiO2によりマスクを施したAlGaN基板上に、MBE選択成長法を用いて、GaNとAlNを交互に選択成長させることでGaN/AlNヘテロナノ構造を形成させた。その構造中のGaN量子ドットの直径は100nm、高さは5nm、またAlNのバリア層厚は1nmであった。この量子構造の評価のために、ソースおよびドレイン電極を、基板の裏面および量子ドットの上にとり、ゲート電極としてはSiO2マスク中にあらかじめ埋め込んだものを用い、縦型の単一電子トランジスタを作製した。6Kにおいて共鳴トンネル現象に起因する、明瞭な負性微分抵抗を観測した。本トランジスタにおいて電荷安定図を作成したところソースドレイン電圧が0の近傍において周期的なクーロンダイヤモンドを確認できた。6meVの帯電エネルギーから求めたドットの自己容量は60aFであり本量子ドットのサイズから求められた値とよく一致する。この結果は、本選択成長法により良好な窒化物の縦型量子構造が形成できること、および将来の量子相関素子が窒化物を用いて実現可能であることを示すものである。
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