| 研究課題/領域番号 |
21K18731
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
板垣 奈穂 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (60579100)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
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| キーワード | 酸化物半導体 / スパッタリング / 結晶成長 / 量子構造 / エキシトン / 励起子 / ZnO / ZnMgO / 再結合寿命 / ZAION |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，代表者オリジナル技術を背景に，励起子が量子情報を記憶する革新的デバイスを創製するものである．励起子を「電子と正孔が再結合する過程 (=中間状態）としての準粒子」として扱い，受発光を伴うその生成と消滅に着目した工学的応用を行ってきたこれまでの励起子研究を転換させる点で，挑戦的研究としての意義を有する．この記憶する励起子を用い，大規模集積化において有利な光によるデータ伝送を前提とした量子コンピュータの実現を目指す点で，実用的観点からも意義を有する．本研究は，明るい励起子そのもののを長寿命化させる，というアイデアにより，従来の励起子において存在した寿命と制御性のトレードオフ問題を解決する．
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| 研究成果の概要 |
本研究の目的は，ZnO系材料を用いた歪量子井戸構造による「明るい」長寿命励起子の実現である．従来報告の明るい励起子は光による制御性に優れるが，寿命が短い．一方，暗い励起子は長寿命だが光制御が難しい．本研究では，ZnO系材料からなる歪量子井戸で明るい励起子の寿命を延ばすことを目指した．その結果，長寿命な明るい励起子実現の鍵となる， サファイア基板上へのZnMgO/ZnO超高品質ヘテロ界面の形成を実現するとともに，ZnMgOの室温での励起子吸収ならびに発光を確認した．現在上記結果を基にZnO/ZnMgO歪量子井戸を形成し，量子ビットとしての機能発現の確認を行っている．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は，ZnO系半導体材料からなる歪量子井戸が，従来の明暗励起子において存在した寿命と制御性のトレードオフ問題を解決し，励起子研究に新たな変革点・転換点をもたらすと考え構想に至ったものである．励起子を「電子と正孔が再結合する過程 (=中間状態）としての準粒子」として扱い，受発光を伴うその生成と消滅に着目した工学的応用を行ってきたこれまでの励起子研究を転換させる点で，学術的意義を有する．また，明るい長寿命励起子の開発は，大規模集積化において有利な「光」によるデータ伝送を前提とした量子コンピュータの実現の一助となるものであり，実用的観点からも意義を有する．
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