| 研究課題/領域番号 |
20H02562
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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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| 審査区分 |
小区分28020:ナノ構造物理関連
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| 研究機関 | 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所 |
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研究代表者 |
高瀬 恵子 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子科学イノベーション研究部, 主任研究員 (60553245)
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| 研究分担者 |
内海 裕洋 三重大学, 工学研究科, 准教授 (10415094)
舘野 功太 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 多元マテリアル創造科学研究部, 主任研究員 (20393796)
佐々木 智 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 主任研究員 (80393768)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
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| キーワード | ナノワイヤ / スピン軌道相互作用 / ショットノイズ / 電界効果トランジスタ / 量子ドット |
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| 研究開始時の研究の概要 |
スピン軌道相互作用（SOI）は外部磁場がない状態でも電子に有効磁場として作用し電子スピンを回転させる量子相対論効果であり、近年SOIを活用した研究であるスピンFETや超伝導接合系におけるマヨラナ準粒子の提案・実証が注目されている。
本研究ではこれまで我々が実現したSOIの高効率ゲート制御の手法を活かし、III-V属半導体ナノワイヤを用いた複合型素子を開発する。さらに、高周波測定およびショットノイズ測定を用いて、巨大SOIを活用したナノ構造のスピン物性解明・マヨラナ準粒子検出を目指した研究を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、スピン軌道相互作用が大きいIII-V属半導体からなるナノワイヤを用いてスピン軌道相互作用の高効率電界制御を目的とした様々な素子を開発した。低ゲート電圧でスピン軌道相互作用の高効率制御に成功し、将来的なスピン電界効果トランジスタの実現に向けて端緒を開いた。さらにスピントロニクスとオプトエレクトロニクスの融合が期待できる高周波応用可能な導電性酸化物を利用した新型素子も開発した。また、超伝導・ナノワイヤ複合型量子ドット素子においてショットノイズ測定を行い、実験と理論両面から量子コトンネリングにおけるスピン反転緩和の重要性を明らかにした。また、スピンフィルタリングの効果等も調べた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
低ゲート電圧でスピン軌道相互作用の高効率制御に成功したことは、将来的に電流ではなくてスピンでトランジスタのON/OFFを切り替えるスピン電界効果トランジスタの実現につながり、低消費電力社会の実現にも貢献できる。さらに、スピントロニクスとオプトエレクトロニクスの融合が期待できる素子構造は新たな産業応用の基盤となる可能性がある。また、量子コトンネリングにおけるスピン反転緩和の解明は、学理構築に重要なだけでなく将来的な量子コンピュータの要素技術開発にも役立つと期待される。
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