| 研究課題/領域番号 |
19J10635
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
増田 貴史 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2019年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
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| キーワード | メゾスコピック系 / 量子ポイントコンタクト / 量子細線 / スピン軌道相互作用 / 半導体物性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
マヨラナ粒子とはそれ自身が粒子と反粒子の性質を持つ特異な粒子である。この粒子を利用した量子コンピュータが提案されており、近年盛んに研究されている。本研究ではインジウムアンチモン(InSb)を加工した量子ポイントコンタクト(QPC)構造を持つ試料を作製し、超伝導薄膜を取り付ける。作製した試料を極低温環境で電気測定することにより詳細な電気伝導特性を把握し、マヨラナ粒子検出に臨む。
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| 研究実績の概要 |
本研究ではInSbトレンチゲート量子ポイントコンタクトを作製し、電気伝導に対するスピン軌道相互作用の影響を調べた。また超伝導薄膜電極を持つ量子ポイントコンタクト試料の作製を試みた。本年度は、InSbトレンチゲート量子ポイントコンタクトの中央にセンターゲートを付加することにより、電気伝導特性のゲート制御性改善を行った。また試料のセンターゲートに電圧を印加することによるラシュバのスピン軌道相互作用変調を試みた。ゼロ磁場における電子スピンの分裂を観測し、スピン軌道相互作用がセンターゲート電圧によって変調されることを確認した。
マヨラナ粒子の検出実験を行うためには、前提としてラシュバのスピン軌道相互作用の大きさを変調させることのできる擬一次元半導体デバイスが必要となる。本研究では原子層堆積(ALD)法によりInSbトレンチゲート量子ポイントコンタクト試料の表面に酸化アルミニウム薄膜を堆積し、その上から金属製センターゲートを取り付けるという手法でゲートを付加した。狭ギャップ半導体であるInSbにおいては絶縁性・制御性の優れたゲートの作製が課題であり、トレンチゲートとセンターゲートの組み合わせによりゲート制御性を改善することに成功した。またセンターゲート電圧を制御することでラシュバのスピン軌道相互作用を変調することが可能であり、電気伝導測定によって電子スピンの分裂を観測することでその効果を確かめた。トレンチゲートと金属ゲートの組み合わせは量子ポイントコンタクト構造のみならず他の低次元半導体構造にも応用でき、トップダウン法によるInSbナノデバイス作製研究についても貢献した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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