半導体量子エレクトロメカニカル構造の研究

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16206003
• 研究機関: 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所
• 研究代表者: 山口 浩司 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 特別研究員 (60374071)
• 研究分担者: 蟹沢 聖 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 主任研究員 (70393767) ; 斉藤 正 関西大学, 工学部, 教授 (30388417) ; 舘野 功太 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 研究主任 (20393796) ; 藤澤 利正 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 特別研究員 (20212186) ; 平山 祥郎 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 部長 (20393754)
• キーワード: 半導体ヘテロ接合 / MEMS / NEMS / 量子構造 / ピエゾ抵抗

研究概要

今期はメカニカル構造の作製と評価に関して、2つの大きな進展をみた。ひとつは素子の小型化であり、従来の数十ミクロン程度のMEMS形状の素子サイズから、幅約1.5ミクロン、長さ数ミクロン、厚さ300ミクロンという小さな梁構造の中に、幅0.5ミクロンの擬一次元電子チャネルを埋め込むことに成功した。約10MHzの高周波機械振動特性を、擬一次元電子チャネルにおける電子干渉の効果により検出することに成功した。この素子の特徴は、電子干渉を用いることによる著しい低消費電力性であり、わずか5nAという極めて小さなバイアス電流においても、オングストロームレベルの変位検出が可能であることが明らかとなった。
もう一つの進展は、極めて鋭い共振を用いることにより電子系の摩擦を検出することに成功した点である。分子線エピタキシを用いて作製した高純度単結晶においては、その純度の高さによりカンチレバー構造の共振のQ値が、低温で百万に達する。この領域では、カンチレバー自体が持つ内部摩擦が著しく小さくなる結果、カンチレバーに組み込んだ二次元電子系による内部摩擦が検出できるようになる。この影響は量子ホール状態において顕著になり、電子が局在状態から非局在状態に変化するに伴いカンチレバーの機械振動に対する内部摩擦が増大することが確認された。これは、本研究課題において目標としていた低次元構造における電子の振る舞いをカンチレバー検出系により調べるという手法が、極めて強力であるということを示している。
その他、量子ドット系、電子相間、ナノワイヤーなどの関連研究において、カンチレバー構造への応用へ向けた予備実験が着実に進展している。

研究成果

• [雑誌論文] Three-Dimensional Resist-Coating Technique and Nanopatterning On a Cube Using Electron-Beam Lithography and Etching (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Yamazaki, H.Namatsu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 45 ページ: L403-L405
• [雑誌論文] Time-dependent single-electron transport through quantum dots (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Fujisawa, T.Hayashi, S.Sasaki
  • 雑誌名: INSTITUTE OF PHYSICS PUBLISHING 69 ページ: 759-796
• [雑誌論文] Imaging of electron standing waves in InAs/GaSb superlattices by low-temperature scanning tunneling supectroscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Suzuki, K.Kanisawa, S.Perraud, M.Ueki, K.Takashina, Y.Hirayama
  • 雑誌名: Physica Status Solidi(c) 3 ページ: 643-646
• [雑誌論文] Stable reconstruction and adsorbates of InAs(111)A surface (2006)
  • 著者名/発表者名: A.Taguchi, K.Kanisawa
  • 雑誌名: Applied Surface Science (未定)(印刷中)
• [雑誌論文] Giant magnetopiezoresistance at the localized-extended electronic state transition in a high-mobility 2DEG system (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Yamaguchi, S.Miyashita, Y.Hirayama
  • 雑誌名: Physica Status Solidi(c) 3 ページ: 663-666
• [雑誌論文] Pauli spin blockade in cotunneling transport through a double quantum dot (2005)
  • 著者名/発表者名: H.W.Liu, T.Fujisawa, T.Hayashi, Y.Hirayama
  • 雑誌名: PHYSICSAL REVIEW B 72 ページ: 161305(R)
• [雑誌論文] Electrical Pump-and-Probe Study of Spin Singlet-Triplet Relaxation In a Quantum Dot (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Sasaki, T.Fujisawa, T.Hayashi, Y.Hirayama
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW LETTERS 95 ページ: 056803
• [雑誌論文] Effects of Inversion Asymmetry on Electron-Nuclear Spin Coupling in Smiconductor Heterostructures : Possible Role of Spin-Orbit Interactions (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Hashimoto, K.Muraki, N.Kumada, T.Saku, Y.Hirayama
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW LETTERS 94 ページ: 146601
• [雑誌論文] Nanoholes Formed by Au Particles Digging into GaAs and InP Substrates by Reverse Vapor-Liquid-Solid Mechanism (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Tateno, H.Gotoh, H.Nakan
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 44 ページ: L1553-L1555
• [雑誌論文] Graphoepitaxy of Diblock Copolymer on Micropatterned Substrates (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Yaniaguchi, H.Namatsu
  • 雑誌名: Journal of Photopolymer Science and Technology 18 ページ: 421-423
• [雑誌論文] レジストLERの原因と改善 (2005)
  • 著者名/発表者名: 山口 徹
  • 雑誌名: 最新レジスト材料ハンドブック〜材料特性・設計と制御・トラブルと対策〜 第5章 第5節 第2項 ページ: 198-207
• [雑誌論文] Strongly Enhanced Sensitivity of Piezoresistive Cantilevers by Utilizing the Superconducting Proximity Effect (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Okamoto, T.Akazaki, M.Ueki, H.Yamaguchi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 44 ページ: L893-L895
• [産業財産権] 電子スピン対の量子エンタングルメントの生成検出の方法 (2005)
  • 発明者名: 藤澤 利正, 佐々木 智, 都倉 康弘
  • 権利者名: 日本電信株式会社
  • 産業財産権番号: 特願2005-128342
  • 出願年月日: 2005-04-26