| 研究課題/領域番号 |
15K13274
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
大岩 顕 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (10321902)
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| 研究分担者 |
赤羽 浩一 国立研究開発法人情報通信研究機構, 光ネットワーク研究所光通信基盤研究室, 主任研究員 (50359072)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | InSb量子井戸 / 量子ポイントコンタクト / 分子線エピタキシー |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、分子線エピタキシーによる高品質InSb量子井戸の成長と、マヨラナ実証に必要なInSb量子ポイントコンタクト素子の作製方法の確立を目指して研究を推進した。
分子線エピタキシーによる成長は、GaAs基板に対する大きな格子不整合による貫通転移をいかに抑制して高品質で移動度の高い量子井戸を成長するかという点に集中して、分担者が中心となり試行錯誤を繰り返した。当初はInAlSbのIn濃度を次第に変える傾斜バッファ層を試みたが、In濃度が0.8まで上げてもInSb量子井戸を成長すると格子不整合により表面が白濁してしまった。そこでこれまでの別グループの研究も参考にしながら、１μmほどの厚いIn0.9Al0.1Sbバッファを成長することで、鏡面成長が得られつあり、貫通転移を提言し高品質InSb量子井戸を実現するための指針が得られた。現在、移動度の評価を行ており、Sb圧の制御やさらにバッファを厚膜にすることで、高品質・高移動度化を図る。
これと並行してInSb量子ポイントコンタクトの作製方法の確立を行った。InSbバルク基板を使い、クエン酸系エッチング液を使うことで、数百nm程度のサイドゲート型量子ポイントコンタクトの作製法をほぼ確立した。またInSbに対するオーミックコンタクトとして、Ti/Auを用いた電極のテストを行い、加熱処理によりInSbのチャネルがダメージを受けないよう、非加熱で良好なオーミック電極を作製することができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
高品質InSb量子井戸の成長には当初の予定よりも時間がかかっているが、高移動度を実現するための方針を得ることができているので、本研究の進捗に大きな問題はない。またInSbの量子ポイントコンタクトの作製については当初の予定通りに、エッチングやオーミック電極の形成法などを試行錯誤の末に確立することができた。これらによりやや遅れているが、InSb量子井戸を使った量子ポイントコンタクトの作製に着手しており、次年度、早い段階での成果が期待できるとともに、超伝導体電極の作製を早期に着手できる目途が立ったことは、研究の進捗が順調であることを示している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度確立した量子ポイントコンタクトエッチング技術とオーミック電極作製技術を組み合わせ、InSb量子井戸基板を使って量子ポイントコンタクト素子の作製を行い、その1次元伝導性の測定を行う。またInSb量子井戸の移動度や量子ポイントコンタクト特性を基に、平行して分子線エピタキシー法によるInSb量子井戸の高品質化を継続して進める。Sb圧の制御やバッファをより厚膜にすることで、高品質・高移動度化を図る。
また次年度は、上記の量子ポイントコンタクトの動作が確認でき次第、早い段階から超伝導接合の作製にも着手する。当初予定しているNbのほかに、より高品質超伝導体接合を実現するため、分担者に依頼し、分子線エピタキシーでAlを製膜することに着想した。これは真空を破らず超伝導体を成膜することで、高品質界面を持つ超伝導電極の作製が実現でき、本研究の大きな特徴になると期待している。その上で、年度内に基本的な超伝導輸送現象測定と交流ジョセフソン効果の測定まで行い、マヨラナ粒子を探る系統的な実験を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
InSb量子井戸成長用に格子整合のよいGaSb基板購入に予算を計上していたが、GaSb基板基板での成長が当初思うように行かず、本助成金で予定していたGaSb基板購入をいったん中断し、それに充てていた物品費の繰り越しを行った。
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| 次年度使用額の使用計画 |
現在、GaAs基板で良好なInSb量子井戸が成長できつつあるので、その方向で結晶成長を継続するために、GaAs基板の購入や分子線エピタキシー装置の維持費に充てる予定である。
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