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決定論的ドーピング法による量子物性制御

研究課題

研究課題/領域番号 25289109
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関東北大学 (2014-2016)
独立行政法人産業技術総合研究所 (2013)

研究代表者

品田 賢宏  東北大学, 国際集積エレクトロニクス研究開発センター, 教授 (30329099)

研究分担者 谷井 孝至  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20339708)
井上 耕治  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50344718)
連携研究者 田部 道治  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80262799)
磯谷 順一  筑波大大学, 名誉教授 (60011756)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2015年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2014年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2013年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
キーワード決定論的ドーピング / ドーパント規則配列 / シリコン量子物性 / ダイヤモンド量子物性 / 3次元アトムプローブ
研究成果の概要

本研究では、10nm以下の領域へのドーピングを実現し、次世代デバイスに適応可能な決定論的ドーピング法の確立を第1の目的とし、単一ドーパントシリコンデバイス、単一シリコン-空孔ダイヤモンドデバイスをはじめとする量子デバイスの物性制御を第2の目的とした。具体的には、①10nm以下の領域への単一ドーパントドーピングプロセスモジュールの開発に成功し、②単一ドーパントシリコンデバイス量子輸送、及び③単一ドーパントシリコン-空孔ダイヤモンド量子発光の観測と制御に成功した。将来のCMOSテクノロジーの延伸に資する決定論的ドーピング法の確立、及びその量子物性制御を実現したことは大きな成果である。

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 3件、 招待講演 11件)

  • [国際共同研究] Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)/Politecnico di Milano(イタリア)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] University Ulm(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] National Research Council (CNR)(イタリア)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] University Ulm(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] East China Normal University(中国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Band transport across a chain of dopant sites in silicon over micron distances and high temperatures2016

    • 著者名/発表者名
      Enrico Prati, Kuninori Kumagai, Masahiro Hori, Takahiro Shinada
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1

    • DOI

      10.1038/srep19704

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fluorescence Polarization Switching from a Single Silicon Vacancy Colour Centre in Diamond2015

    • 著者名/発表者名
      Yan Liu, Gengxu Chen, Youying Rong, Liam Paul McGuinness, Fedor Jelezko, Syuto Tamura, Takashi Tanii, Tokuyuki Teraji, Shinobu Onoda, Takeshi Ohshima, Junichi Isoya, Takahiro Shinada, E Wu, and Heping Zeng
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 5 号: 1 ページ: 122441-9

    • DOI

      10.1038/srep12244

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigation of the silicon vacancy color center for quantum key distribution2015

    • 著者名/発表者名
      Yan Liu, Petr Siyushev, Youying Rong, Botao Wu, Liam Paul McGuinness, Fedor Jelezko, Syuto Tamura, Takashi Tanii, Tokuyuki Teraji, Shinobu Onoda, Takeshi Ohshima, Junichi Isoya, Takahiro Shinada, Heping Zeng, and E Wu
    • 雑誌名

      Opt. Exp.

      巻: 23 号: 26 ページ: 32961-32967

    • DOI

      10.1364/oe.23.032961

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Array of bright silicon-vacancy centers in diamond fabricated by low-energy focused ion beam implantation2014

    • 著者名/発表者名
      Syuto Tamura, Godai Koike, Akira Komatsubara, Tokuyuki Teraji, Shinobu Onoda, Liam P. McGuinness, Lachlan Rogers, Boris Naydenov, E. Wu, Liu Yan, Fedor Jelezko, Takeshi Ohshima, Junichi Isoya, Takahiro Shinada, and Takashi Tanii
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express.

      巻: 7 号: 11 ページ: 115201-115201

    • DOI

      10.7567/apex.7.115201

    • NAID

      210000137305

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Atomic scale devices: advancements and directions2014

    • 著者名/発表者名
      Enrico Prati, Takahiro Shinada
    • 雑誌名

      Technical Digest of 2014 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM)

      巻: - ページ: 9-12

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] シリコン中に形成されたエルビウム不均一分布の3次元アトムプローブ評価2017

    • 著者名/発表者名
      清水 康雄、Y. Tu、 アブデルガファ 愛満、 矢野 真麻、 鈴木 雄大、 谷井 孝至、 品田 高宏 、 Prati Enrico、 井上 耕治、 永井 康介
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      横浜、パシフィコ横浜
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Er:O共注入Si MOSFETのフォトルミネッセンスおよび光励起電流計測2017

    • 著者名/発表者名
      アブデルガファターレック 愛満、 矢野 真麻、千葉 悠貴、 Prati Enrico、 Celebrano Michele、 Ghirardini Lavinia、 Finazzi Marco、 Ferrari Giorgio、 品田 高宏、 谷井 孝至
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      横浜、パシフィコ横浜
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 浅い単一NVセンターの規則的配列を用いた表面の水素核スピンの検出2017

    • 著者名/発表者名
      福田 諒介 、 東又 格 、 岡田 拓真 、 加賀美 理沙、 寺地 徳之 、小野田 忍 、 春山 盛善 、 山田 圭介 、 稲葉 優文 、 山野 颯 、Priyadharshini Balasubramanian、 Felix Stuerner、 Simon Schmitt 、Liam McGuinness、 Fedor Jelezko、 大島 武、 品田 高宏、 川原田 洋、 加田 渉 、 花泉 修 、 磯谷 順一、 谷井 孝至
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      横浜、パシフィコ横浜
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] イオン注入による原子空孔の形成とNVセンターへの変換効率2017

    • 著者名/発表者名
      小野田 忍 、 立見 和雅、 春山 盛善、 寺地 徳之、 磯谷 順一、山田 圭介、 谷井 孝至、 川原田 洋、 品田 高宏 、 加田 渉、 花泉 修、 大島 武
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      横浜、パシフィコ横浜
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ITRSエマージングデバイス(ERD)レビュー~IRDSへ繋ぐ~2017

    • 著者名/発表者名
      品田 高宏
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      横浜、パシフィコ横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct Observation of Single Ion Implanted Dopants Distribution in Silicon by Atom Probe Tomography2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Tu, B. Han, Y. Shimizu, K. Inoue, M. Yano, Y. China, T. Tanii, T. Shinada, Y. Nagai
    • 学会等名
      2016 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Hynes Convention Center, Boston, Massachusetts, USA
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 量子センシングのための浅い単一NVセンターの規則配列形成: イマージョンオイル中の水素核スピン計測2016

    • 著者名/発表者名
      東又格、岡田拓真、加賀美理沙、寺地徳之、小野田忍、春山盛善、     山田圭介、稲葉優文、山野颯、Priyadharshini Balasubramanian、Felix Stuener、 Simon Schmitt、Liam P. McGuinness、Fedor Jelezko、大島武、品田高宏、川原田洋、加田渉、花泉修、磯谷順一、谷井孝至
    • 学会等名
      第30回ダイヤモンドシンポジウム
    • 発表場所
      東京、東京大学駒場リサーチキャンパス コンベンションホール
    • 年月日
      2016-10-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ナノホールレジストマスクを用いた低エネルギーイオン注入による量子センシングのためのNVセンター配列の作製2016

    • 著者名/発表者名
      東又 格、岡田 拓真、加賀美 理沙、寺地 徳之、小野田 忍、春山 盛善、山田 圭介、稲葉 優文、山野 颯、Priyadharshini Balasubramanian、Liam P McGuinness、Boris Naydenov、Fedor Jelezko、大島 武、品田 高宏、川原田 洋、加田 渉、花泉 修、磯谷 順一、谷井 孝至
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟、朱鷺メッセ
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ナノホールレジストマスクを用いたNVセンター配列の作製Ⅱ2016

    • 著者名/発表者名
      岡田 拓真、東又 格、加賀美 理沙、寺地 徳之、小野田 忍、山田 圭介、春山 盛善、稲葉 優文、山野 颯、Priyadharshini Balasubramanian、Boris Naydenov、Liam McGuinness、Fedor Jelezko、大島 武、品田 高宏、川原田 洋、加田 渉、花泉 修、磯谷 順一、谷井 孝至
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟、朱鷺メッセ
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] イオン注入を用いたSiVセンターの作製と生成収率のエネルギー依存性評価2016

    • 著者名/発表者名
      加賀美 理沙、東又 格、岡田 拓真、寺地 徳之、小野田 忍、春山 盛善、大島 武、品田 高宏、加田 渉、花泉 修、磯谷 順一、谷井 孝至
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟、朱鷺メッセ
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Deterministic doping to silicon and diamond materials for quantum processing2016

    • 著者名/発表者名
      T, Shinada, E. Prati, T. Tanii, T. Teraji, S. Onoda, F. Jelezko, J. Isoya
    • 学会等名
      2016 IEEE 16th International Conference on Nanotechnology (IEEE NANO 2016)
    • 発表場所
      Sendai International Center, Sendai, Japan
    • 年月日
      2016-08-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of nitrogen-vacancy centers by implantation through nano-holes in resist mask2016

    • 著者名/発表者名
      I. Higashimata, G. Koike, T. Teraji, S. Onoda, M. Inaba, P. Balasubramanian, L. P. McGuinness, B. Naydenov, F. Jelezko, T. Ohshima, T. Shinada, H. Kawarada, J. Isoya, T. Tanii
    • 学会等名
      The 66th Diamond Conference
    • 発表場所
      Univ of Warwick, Covetry, UK
    • 年月日
      2016-07-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Deterministic doping for quantum processing devices in silicon and diamond2016

    • 著者名/発表者名
      T, Shinada, E. Prati, T. Tanii, T. Teraji, S. Onoda, F. Jelezko, J. Isoya
    • 学会等名
      EMN Meeting on Quantum 2016
    • 発表場所
      Holiday Inn Resort Phuket, Phuket, Thailand
    • 年月日
      2016-04-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Distribution of Single-Ion Implanted Dopants in Silicon Investigated by Atom Probe Tomography2016

    • 著者名/発表者名
      Tu Yuan、Han Bin、Shimizu Yasuo、Inoue Koji、Yano Maasa、Chiba Yuki、Tanii Takashi、Shinada Takahiro、Nagai Yasuyoshi
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学、東京
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ナノホールレジストマスクを用いたNVセンタ配列の作製2015

    • 著者名/発表者名
      小池 悟大,東又 格,寺地 徳之,小野田 忍,稲葉 優文,P. Balasubramanian, B. Naydenov, F. Jelezko,大島 武,品田 高宏,川原田 洋,磯谷 順一,谷井 孝至
    • 学会等名
      第29回ダイヤモンドシンポジウム
    • 発表場所
      東京理科大学、東京
    • 年月日
      2015-11-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ナノホールレジストマスクを用いたNVセンタ配列の作製2015

    • 著者名/発表者名
      東又 格、小池 悟大、寺地 徳之、小野田 忍、稲葉 優文、Priyadharshini Balasubramanian、Boris Naydenov、Fedor Jelezko、大島 武、品田 高宏、川原田 洋、磯谷 順一、谷井 孝至
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場、名古屋
    • 年月日
      2015-09-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Geの1次元配列を有するMOSトランジスタの室温伝導特性2015

    • 著者名/発表者名
      千葉 悠貴、矢野 真麻、アブデルガファ 愛満、Enrico Prati、品田 高宏、谷井 孝至
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場、名古屋
    • 年月日
      2015-09-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ナノホールマスク注入ドーパントイオン分布の3次元アトムプローブ計測-シングルイオン注入法の照準位置精度の向上-2015

    • 著者名/発表者名
      矢野 真麻、千葉 悠貴、清水 康雄、井上 耕治、永井 康介、谷井 孝至、品田 高宏
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場、名古屋
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Atomic scale devices: advancements and directions (Plenary)2014

    • 著者名/発表者名
      Enrico Prati, Takahiro Shinada
    • 学会等名
      2014 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM)
    • 発表場所
      Hilton San Francisco Union Square, San Francisco, USA
    • 年月日
      2014-12-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Metrology of single atom control for quantum processing in silicon and diamond (Invited)2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shinada, Prati Enrico, Syuto Tamura, Takashi Tanii, Tokuyuki Teraji, Shinobu Onoda, Takeshi Ohshima, Liam P. McGuinness, Lachlan Rogers, Boris Naydenov, Fedor Jelezko and Junichi Isoya
    • 学会等名
      16th Takayanagi Keijiro Memorial Symposium
    • 発表場所
      Research Institute of Electronics, Shizuoka Univ., Hamamatsu, Japan
    • 年月日
      2014-11-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ダイヤモンドへの低エネルギーSiイオン注入におけるSi-Vセンタ生成収率の評価2014

    • 著者名/発表者名
      田村崇人, 小池悟大, 谷井孝至, 寺地徳之, 小野田忍, 大島武, Fedor Jelezko, E Wu, 品田賢宏, 磯谷順一, Liam P, Mcguinness, Lachlan Rogers, Christoph Muller, Boris Naydenov, Liu Yan
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学 札幌キャンパス
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dopant Drive-in Path Analysis in Poly-silicon Filled in Trench type 3D-MOSFET using Atom Probe Tomography2014

    • 著者名/発表者名
      K. Inoue, H. Takamizawa, Y. Shimizu, B. Han, Y. Nagai, F. Yano, Y. Kunimune, M. Inoue and A. Nishida
    • 学会等名
      2014 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2014)
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Opportunity of single atom control for quantum processing in silicon and diamond (Invited)2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shinada, Prati Enrico, Syuto Tamura, Takashi Tanii, Tokuyuki Teraji, Shinobu Onoda, Takeshi Ohshima, Liam P. McGuinness, Lachlan Rogers, Boris Naydenov, Fedor Jelezko and Junichi Isoya
    • 学会等名
      2014 IEEE Silicon Nanoelectronics Workshop
    • 発表場所
      Hilton Hawaiian Village, Hawaii, USA
    • 年月日
      2014-06-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1次元リン(P)ドーパント配列を有する長チャネルトランジスタの低温伝導特性評価

    • 著者名/発表者名
      熊谷国憲、Prati, Enrico、堀 匡寛、福井結子、谷井孝至、品田 賢宏
    • 学会等名
      2014年応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学(神奈川)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 単一原子制御への挑戦 -ERM決定論的(Deterministic)ドーピングのご紹介-

    • 著者名/発表者名
      品田 賢宏
    • 学会等名
      2014 STRJワークショップ
    • 発表場所
      コクヨホール(東京)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Deterministic doping for silicon and diamond nanoelectronics

    • 著者名/発表者名
      品田 賢宏、Prati, Enrico、磯谷順一
    • 学会等名
      15th International Symposium on Ultrafast Phenomena in Semiconductors
    • 発表場所
      hotel Europa City Vilnius (Lithuania)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of Silicon-Vacancy Center Array in Diamond by Low-Energy Ion Implantation

    • 著者名/発表者名
      田村崇人、小松原彰、寺地徳之、小野田忍、McGuinness, Liam、Jelezko, Fedor、Rogers, Lachlan、Jahnke, Kay、大島 武、磯谷順一、品田 賢宏、谷井孝至
    • 学会等名
      2013 JSAP-MRS Joint Symposia
    • 発表場所
      立命館大学(京都)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Deterministic doping method and the potential for diamond application

    • 著者名/発表者名
      品田 賢宏、田村崇人、谷井孝至、小野田忍、大島 武、寺地徳之、McGuinness, Liam、Rogers, L.、Jahnke, K.、Jelezko, Fedor、磯谷順一
    • 学会等名
      Workshop on Strategic Japanese‐Croatian Cooperative Program
    • 発表場所
      東大寺文化センター(奈良)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2013-05-21   更新日: 2019-07-29  

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