研究課題
本年度は、スイス連邦工科大学チューリッヒ校（ETH Zurich）での滞在を終えて帰国し、現地での実験で得られた研究成果の解析を行うと同時に、時間切れのため現地で行えなかった実験の遂行など、研究の取りまとめのための活動に充てた。具体的な実験内容としては、強いスピン軌道相互作用を有する狭ギャップ半導体であるInAsやInSb, GaSbなどを用いたトランジスタ素子の作製とその伝導特性評価、テラヘルツ素子への応用に関する実験研究を推進した。特に、強いスピン軌道相互作用が期待されるⅢ－Ⅴ族化合物半導体であるGaSb二次元ホール系の伝導特性評価を更に進め、この材料系における伝導特性の理解を深めた。具体的には、この材料系で表面酸化を抑えるために一般的に用いられるGaSbのキャップ層が、この系の伝導特性に非常に大きな影響を及ぼすことを初めて明らかにした。GaSbキャップ層の厚みを最適化しないと、素子のホール移動度やホール密度が著しく低下する現象を見いだした。同様のGaSbキャップ構造は２次元トポロジカル絶縁体として知られるInAs/GaSb二重量子井戸構造でも用いられていることから、本研究で得られた知見がそれらトポロジカル量子計算に有望な材料系の伝導特性の理解にも大きく貢献することが期待される。また、この系で観測される有効質量などの物性値を理解するためには価電子帯のバンド計算が必須であり、今後、理論計算を含めて研究を継続する予定である。一方で、InAsやInSb自己組織化量子ドットを用いたトランジスタの実験は、前年度までの結果を受けて、基板の表面処理手法や素子の作製手法を変更することにより、問題解決を図り、単一の自己組織化InSb量子ドットを用いた単一電子トランジスタの作製に成功した。今後も研究を継続し、テラヘルツ帯の情報処理素子の実現に挑戦する。
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すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)
Physical Review B
巻: 99 ページ: 115435-1-6
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.115435
http://www.eis.tohtech.ac.jp/~kshibata/index.html
