| 研究課題/領域番号 |
13305025
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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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| 研究分野 |
電子デバイス・機器工学
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
松本 智 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (00101999)
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| 研究分担者 |
江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (00221812)
黒田 忠広 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (50327681)
桑野 博 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (10051525)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2003
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| キーワード | 量子コンピューティング / シリコン / スピンフリーシリコン / 同位体組成制御 / ^<31>P核スピン / 核磁気共鳴 / 単原子層ドーピング / 量子ダイナミックス |
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| 研究概要 |
シリコン(Si)量子コンピュータは、スピンフリーSi(^<28>Siあるいは^<30>Si)基板内に20nm程度の微小間隔で^<31>Pを配列させ、これをキュービットとして利用するものである。本研究では、その基本的なデバイス構造作製を目指し、同位体組成を制御するエピタキシャル成長と均一性に優れた中性子照射改質技術を組み合わせた実験を行うことを目標とした。本方法は、深さ方向に対してランダムなイオン注入技術に対して優れた特徴を有する。はじめに、ガスソースMBE成長法による^<30>Siのエピタキシャル成長技術を確立した。原料ガスとしてクルチャコフ研究所(ロシア)より購入した濃縮^<30>SiH_4を用い、SIMS分析により、ほぼ100%の^<30>Siエピ層、すなわちスピンフリーSiが得られた。続いて、本技術を用いて、ノーマル^<30>SiH_4と濃縮^<30>SiH_4を交互に供給することにより、天然Si/^<30>Si/天然Si(^<28>Si:^<29>Si:^<30>Si=92.2:4.7:3.1)同位体ダブルヘテロ構造を作製した。さらに、本試料に対して、日本原子力研究所において中性子照射を行い、^<30>Siの^<31>Pへの改質を行った。照射条件としては、熱中性子束1x10^<14>cm^<-2>s^<-1>、照射時間16時間であった。照射後、CAMECA-IMS-3fにより高精度SIMS測定を行い、照射後において、約5x10^<16>cm^<-3>の^<31>Pが形成されていることを確認した。この値は、中性子照射により予測される理論値とほぼ一致した。本方法により、スピンフリーSi中に一定面内に^<31>Pを配置させることが可能であることが明らかとなった。今後は、^<29>Si/^<30>Si(単原子層)/^<29>Si同位体ヘテロ構造を作製し、これに中性子照射を行うことにより、Siベース量子コンピュータの基本構造が作製可能と考えられる。
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