メソスコピック・エレクトロニクス

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07044120
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 荒川 泰彦 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 教授 (30134638)
• 研究分担者: THORNTON T.J インペリアルカレッジ, 工学部, 講師 ; JOYCE B.A. インペリアルカレッジ, 半導体境界領域研究センター, 教授 ; 平本 俊郎 東京大学, 大規模集積システム設計教育研究センター, 助教授 (20192718) ; 平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10183097) ; ファーソル G 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10251472) ; 榊 裕之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90013226) ; 三浦 登 東京大学, 物性研究所, 教授 (70010949) ; 浜口 智尋 大阪大学, 工学部, 教授 (40029004) ; 安藤 恒也 東京大学, 物性研究所, 教授 (90011725)
• キーワード: メソスコピック / 量子ナノ構造 / 量子ドット / 超格子 / 共鳴トンネル / 単一電子 / 一次元構造 / 半導体

研究概要

1.電子ビーム露光法により超高密度にパタ-ニングした基板上に結晶成長を選択的に行い,超高密度量子ドット構造の形成を行った.さらに結晶格子ひずみにより成長する量子ドットの形成方法として混晶の相分離により量子ドットを形成する新しい方法を開発した.
2.テラヘルツ光と電子系の相互作用による電気抵抗の変化を解析し,量子細線構造中の一次元電子系の閉じ込めエネルギーや量子ホール効果状態の素子境界付近の電子状態(エッジ状態)の閉じ込めエネルギーを直接求めることに成功した.
3.強磁場下における2次元電子系の素子境界付近に形成されるエッジ状態のコヒーレンス長が極めて長いことを初めて実験的に示した.また量子ホール効果が電流増加に従いブレークダウンする機構を明らかにした.
4.極短寿命光伝導体を用いたフォトコンダクティブ・ダイポールアンテナ構造とフェムト秒レーザパルスを用いて,2次元電子系のプラズマ振動の緩和の様子を明らかにすることに成功した.
5.極微細量子ドットをチャネルとするシリコン・トランジスタを作製しその電気伝導特性を評価した結果,単一電子のトンネル現象を室温において観測することに成功した.さらに量子ドットをチャネル近傍に埋め込んだ新しいトランジスタ構造を作製し,量子ドットの帯電効果をメモリーとして用いることができることを示した。
6.量子ホール効果状態にある半導体ヘテロ構造中の2次元電子系の電気抵抗が遠赤外光の照射に伴い敏感に変化することを発見し,その機構を明らかにするとともにこの効果を超高感度遠赤外線検出器として利用できる可能性があることを示した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Arakawa,M.Nishioka,H.Nakayama,and M.Kitamura: "Groth and Optial properties of Self-assembled Quantum Dots for Semiconductor Lasers with Confined Electrons and Photors" IEICE Trans. E79-C. 1487 (1997)
• [文献書誌] Y.Toda,M.Kourogi,M.Ohtsu,Y.Nagamune and Y.Arakawa: "Spatially and spectrally resolved imaging of GaAs quantum dot structures using near-filed optical technique【・+-。】" Appl.Phys.Lett.69. 2315 (1996)
• [文献書誌] T.Tanaka,M.Nishioka and Y.Arakawa: "Dependence of cavity poration on the number of quantum wells in microcavitites" Appl.Phys.Lett.69. 887 (1996)
• [文献書誌] F.Sogawa,M.Nishioka,and Y.Arakawa: "Short pulse generation from microcavity quantum dot lasers" Appl.Phys.Lett.69. 3137 (1996)
• [文献書誌] T.Arakawa,Y.Kato,F.Sogawa and Y.Arakawa: "Photoluminescence Studies fo GaAs Quantum Wires with Quantum Confined Stark Effect" Appl.Phys.Lett.7. 355 (1997)
• [文献書誌] H.Ajiki and T.Ando: "Aharonv-Bohm Effect on Magnetic Properties of Carbon Nanotubes" Physica B. 358-361 (1996)
• [文献書誌] H.Ajiki and T.Ando: "Energy Bands of Carbon Nanotubes in Magnetic Fields" J.Phys.Soc.Jpn. 65. 505-514 (1996)
• [文献書誌] S.Uryu and T.Ando: "Electronic States in Antidot Lattices : Scattering-Matrix Fornalism" Pys.Rev.B. 53. 13613-13623 (1996)
• [文献書誌] T.Ando: "Voltage Distribution and Phase Breaking Scattering in Quantum Hall Regime" Surf.Sci.361/362. 270-273 (1996)
• [文献書誌] T.Nakanishi and T.Ando: "Quantum Interference Effects in Antidot Lattices in Magnetic Fields" Phys.Rev.B. 54. 8021-8027 (1996)
• [文献書誌] T.Someya,H.Akiyama,and H.Sakaki: "Spatially resolved photolumineseence study on T-shaped quantun wires fabricated by cleaved edge overgrowthmethod" Journal of Applied Physics. 79. 2522-2528 (1996)
• [文献書誌] T.Someya,H.Akiyama and H.Sakaki: "Enhanced binding energy of one-dimensional excitons in quantun wires" Physical Review Letters. 76. 2965-2968 (1996)
• [文献書誌] H.Akiyama,T.Someya,and H.Sakaki: "Optical anisotropy in 5-nm-scale T-shaped GaAs quantum wires fabricated by cleaved edge overgrowth method" Physical Review. B53. R4229-R4232 (1996)
• [文献書誌] G.Yusa and H.Sasaki: "GaAs/n-AlGaAs field-effect transistor with embedded InAs quantum traps and its programmable threshold characteristics" Electronics Letters. 32. 491 (1996)
• [文献書誌] M.Narihiro,G.Yusa,Y.Nakamura,T.Moda,and H.Sakaki: "Resonant tunneling of electrons via 20 nm-scale InAs quantum dot and magne-totunneling spaectroscopy of its electronic states" Applied Phisics Letters. 70. 105-107 (1997)
• [文献書誌] S.N.Weng.K.Yamanaka,K.Hirokawa,M.Noguchi and T.Ikoma: "Direct determination of bare confinement potentials in AlGaAs/GaAs split-gate single quantum wires by far infrared spectrocopy" Japanese Journal of Applied Physics. 35. 1249-1252 (1996)
• [文献書誌] K.Hirakawa,I.Wilke,K.Yanamaka,H.G.Roskos,M.Vosseburger,F.Wolter.: "Coherent submillimeter-wave emission from non-equilibrium two-dimensional free carrier plasaas in AlGaAS/GaAs hetero-junctions" Surface Science. 361-362. 368-371 (1996)
• [文献書誌] K.Hirakawa,Y.Shimada and T.Ikoma: "Supply-function dependont sequeatinl resonant tunneling in sanconductor multiple quantun well diodec" Physica B. 227. 202-205 (1996)
• [文献書誌] N.Sekine,K.Hirokawa,F.Sogawa,Y.Arakawa,N.Usami,Y.Shiraki,and T,Katoda: "Ultrashort lifetime photocarriers in Ge thin films" Applied Physics Letters. 66. 3419-3421 (1996)
• [文献書誌] 平川一彦,山中宏治,M.A.Grayson,D.C.Tsui: "半導体ナノ構造中のホットな低次元電子系からの遠赤外放射" 固体物理. 31. 277-286 (1996)
• [文献書誌] H.Ishikuro,T.Saraya,T.Miramoto,and T.Ikoma: "Extemely Large Amplitude Random Telegraph Signals in Very Harrow Split-Gate MOSFET at Low Temperatures" Japanese Journal of Applied Physics. 35. 858-868 (1996)
• [文献書誌] T.Hiramoto、H.Ishikuro,T.Fujii,T.Saraya、G.Hashiguchi,and T.Ikoma: "Characterization of Precisely Width-Controlled Si Quantum Wires Fabicated on SOI Subtrates" Physics B. 227. 95-97 (1996)
• [文献書誌] M.Ishikuro,T.Fujii,T.Ikoma: "Coulomh Biockade Oscillations at Room Iemperature in a Si Quantum Wire MOSFET Fabricated by Anisotrople Etching on a SIMOX Substrate" Applied Physics Letters. 68. 3585-3587 (1996)
• [文献書誌] T.Hiramoto,H.Ishikuro,K.Saito,T.Fujii,T.Saraya,G.Hashiguchi,and T.Ikoma: "Room Temperature Coulomb Blockage and Low Temperature Hopping Tansport in a Multiple-Dot-Channel MOSFET" Japanese Journal of Applied Physics. 36. (1997)