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カーボンナノチューブ/化合物半導体複合単一電子デバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18710124
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 マイクロ・ナノデバイス
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構 (2007)
独立行政法人理化学研究所 (2006)

研究代表者

森山 悟士  物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 若手独立研究者 (00415324)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2007年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2006年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
キーワードカーボンナノチューブ / 量子ドット / 単電子デバイス / 人工原子 / ゼーマン分裂 / 電子スピン / HEMT
研究概要

本研究の目的は,カーボンナノチューブ(CNT)量子ドットをGaAs/AlGaAs 2次元電子ガス基板上に作製することによって,半導体基板の機能性と,CNTによって作製される良質な量子ドットの特性の両方を生かした複合デバイスを開発することである。本研究において昨年度,2次元電子ガスを量子ドットの静電ポテンシャルを変化させるゲート電極として用いることによる,化合物半導体基板上でのCNT量子ドットの単電子トランジスタ動作に初めて成功した。今年度は引き続き,GaAs/AlGaAs 2次元電子ガス基板上に作製されたCNT量子ドットにおける,サイドゲート制御を試み,量子ドットへの表面ゲート電圧効果が2次元電子ガスを介したメカニズムをもつことを明らかにした。これは,半導体HEMTデバイスとCNTデバイスの複合デバイス実現のための第1歩であり,量子ドット間の静電結合を外部電圧によって制御することによって将来のCNT量子ドットを用いた電荷量子ビットや,量子ドットセルオートマトン等への可能性を示すものである。そして,並行してカーボンナノチューブ単一量子ドット単体での詳細な物性研究も引き続き行い,量子ドット中のスピン状態を反映したコトンネリング伝導の観測とそのメカニズムの解明に成功した。これらの結果は,CNT量子ドット素子中の単一電子スピン状態を利用した量子情報処理デバイス実現の可能性を示すものである。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2008 2007 2006 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Spin effects in single-electron transport through carbon nanotube quantum dots2007

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Moriyama
    • 雑誌名

      Physical Review B 76

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shell structures and electron-spin configurations in single-wall carbon nanotube quantum dots2007

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Moriyama
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (b) 244

      ページ: 2371-2377

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] カーボンナノチューブ人工原子とそのテラヘルツ波応答2007

    • 著者名/発表者名
      石橋 幸治
    • 雑誌名

      表面化学 28

      ページ: 718-723

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] One-dimensional shell structures and excitation spectrum in single-wall carbon nanotube quantum dots2006

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Moriyama
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 45

      ページ: 3633-3637

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Pulse-excited current measurements in carbon nanotube quantum dots2006

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Moriyama
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 38

      ページ: 9-12

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Carbon nanotubes as building blocks of quantum dots2006

    • 著者名/発表者名
      Koji Ishibashi
    • 雑誌名

      Physica E 35

      ページ: 338-343

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantum-dot nanodevices with carbon nanotubes2006

    • 著者名/発表者名
      Koji Ishibashi
    • 雑誌名

      Journal of Vacuum Science and Technology A24

      ページ: 1349-1355

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Statistical characterization of dispersed single-wall carbon nanotube quantum dots2006

    • 著者名/発表者名
      Maki Shimizu
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 38

      ページ: 17-20

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of the quantum Hall state of the substrate on single-electron transport of carbon nanotube quantum dots

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Yamaguchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics (in press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Raman spectroscopy of single- and few-layer graphene2008

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Moriyama
    • 学会等名
      MANA International Symposium 2008
    • 発表場所
      茨城県つくば市
    • 年月日
      2008-03-13
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Electronic structures of graphene and graphene layers2008

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Moriyama
    • 学会等名
      ICYS Workshop 2008
    • 発表場所
      茨城県つくば市
    • 年月日
      2008-03-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Carbon nanotube quantum dots for building blocks of nanodevices2008

    • 著者名/発表者名
      Koji Ishibashi
    • 学会等名
      International Carbon Nanotube Conference in NU
    • 発表場所
      愛知県名古屋市
    • 年月日
      2008-02-14
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Mechanism of surface gating to carbon nanotube quantum dots fabricated on a GaAs/AlGaAs 2-dimensional electron gas wafer2007

    • 著者名/発表者名
      Mitsutoshi Makihata
    • 学会等名
      ISCS2007, The 34th International Symposium on Compound Semiconductors
    • 発表場所
      京都府京都市
    • 年月日
      2007-10-16
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブ量子ドットにおけるコトンネリング伝導2007

    • 著者名/発表者名
      森山 悟士
    • 学会等名
      日本物理学会2007年第62回年次大会
    • 発表場所
      北海道札幌市
    • 年月日
      2007-09-24
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考] 本研究に関して,以下の賞を受賞した。平成17年度採用基礎科学特別研究員研究成果発表会ポスター賞(2008年1月)独立行政法人理化学研究所

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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