| 研究概要 |
クーロンブロッケード効果を用いて人工的な2準位系を形成するために、本研究では半導体結合量子ドットを利用する。本年度は、結合量子ドットを作製する基礎技術を確立し、単一ドットでのクーロンブロッケード特性を測定することにより、単一ドットのパラメータや実験システムのノイズレベル等の評価を行った。これにより、結合量子ドットを形成したときにゼロ次元量子準位が形成されるかどうかを評価した。単一ドットおよび2重結合ドットは、GaA,s/AIGaAsへテロ構造基板上に電子ビームリソグラフィーを用いて金属ゲート形成し、それに負の電圧を印可することにより形成した。単一ドットのクーロン振動のソースドレイン電圧依存性から、電子温度を見積もったところゼロ次元準位間隔よりも温度が高くなっていることがわかり、量子的にはなっていない。現在、配線に高周波遮断フィルタを挿入することにより、温度上昇を抑えることを試みている。
古典結合量子ドットで結合の効果を観測するために、一方のドットを単一電子エレクトロメータとして、もう一方のドットの電子数の変化を1個単位で検出することを試みた。その結果、エレクトロメータの電流に結合したドットの電子数変化に対応した電流信号が観測され、結合したドットを流れる電流もエレクトロメータ電流と同時に測定することにより、この信号が電子数変化に対応にすること実験的に確認した。ただし、電子数変化に対応する電流信号はバックグラウンドを構成する浮遊容量を介したクーロン振動に対して小さく、この手法を人工2準位系の電子検出に応用する際の問題点となることがわかった。
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