半導体量子エレクトロメカニカル構造の研究

2006 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, 量子光物性研究部, 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 東北大学, 大学院 理学系研究科, 教授 (20393754)
• キーワード: 半導体へテロ接合 / MEMS / NEMS / 量子構造 / ピエゾ抵抗

研究概要

1.量子ホール系カンチレバーを用いたエネルギー散逸
メソスコピックなピエゾ電圧を用いて、極めて小さなエネルギー散逸でカンチレバーの変位を検出する手法を新しく確立し、量子ホール系において電子のエネルギー散逸が強く抑制されることを、直接確認することに成功した。この結果は、単に量子低次元系における電子のエネルギー散逸を評価する手法を確立したのみならず、レーザー冷却と同様に、カンチレバーの温度を機械的に制御する手法に発展できる可能性を示しており、今後、あらゆる半導体低次元構造の物性研究へ応用が期待される。
2.磁性半導体における強磁性発現ダイナミクスのマイクロ機械的解明
希薄磁性半導体は、磁性を電気的に制御できる可能性から、非常に多くの研究が進められている。この強磁性発現メカニズムについては不明な部分が多く、現在においても活発な議論が絶えない。今回、ピエゾ抵抗カンチレバーを用いて、歪に対する強磁性発現のレスポンスを調べることにより、強磁性相関が生じる時間スケールを実験的に求めることに成功した。これまで強磁性のダイナミクスについては殆ど報告がなく、強磁性発現メカニズムを解明する有力な手法となるばかりでなく、強磁性体を用いたメカニカル系は、少数系スピンセンサーとしても期待される。
3.レーザーによる共振器の機械的特性の制御
マイクロ-ナノ機械系の応用の最も大きなものの一つとして微小信号の検出があるが、そのパフォーマンスを決定する機械的特性として、共振器のQ値が重要である。今回、化合物半導体のQ値が、外部から照射するレーザーによって大きく変調できることが確認された。昨今、カンチレバーのレーザー冷却が関連分野で関心を集めており、本結果は化合物半導体光デバイスと組み合わせることにより、オンチップで機械系の冷却を行うことのできる可能性を示している。

研究成果

• [雑誌論文] Growth of Very High Mobility AlGaSb/InAs HEMT Structure on Si Substrate for High-Speed Electronic Applications (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.C.Lin, H.Yamaguchi, Y.-C.Hsieh, M.Ueki, Y.Hirayama, C.Chang
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 90 ページ: 023509
• [雑誌論文] Spatial imaging of two-dimensional electronic states in semiconductor quantum wells (2007)
  • 著者名/発表者名: Kyoichi Suzuki, Kiyoshi Kanisawa, camille Janer, Simon Perraud, Kei Takashina, Toshimasa Fujisawa, Yoshiro Hirayama
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 98 ページ: 136802
• [雑誌論文] Piezoresistance of Suspended InAs/AlGaSb Heterostructure Nanobeam (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Yamaguchi, S.Miyashita, Y.Hirayama
  • 雑誌名: J. cryst. Growth 301-302 ページ: 897
• [雑誌論文] Controllable coupling between flux qubit and namomechanical resonator by magnetic field (2007)
  • 著者名/発表者名: F.Xue, Y.D.Wang, C.P.Sun, H.Okamoto, H.Yamaguchi, K.Semba
  • 雑誌名: New Journal of Physics 9 ページ: 2
• [雑誌論文] Imaging of subbands in InAs/GaSb double quantum wells by low-temperature scanning tunneling spectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Kyoichi Suzuki, Kiyoshi Kanisawa, Simon Perraud, Mineo Ueki, Kei Takashina, Yoshiro Hirayama
  • 雑誌名: J. Crystal Growth 301-302 ページ: 97
• [雑誌論文] Dramatic dependence of the Fermi level pinning strength on crystal orientation at clean surfaces of n-type In_<0.53>Ga_<0.47>As grown by molecular beam epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: Simon.Perraud, Kiyoshi Kanisawa, Zhao-Zhong Wang, Yoshiro Hirayama
  • 雑誌名: J. Crystal Growth 301-302 ページ: 148
• [雑誌論文] Controlled resonant tunneling in a coupled double-quantum-dot system (2007)
  • 著者名/発表者名: Gou Shinkai, Toshiaki Hayashi, Yoshiro Hirayama, Toshimasa Fujisawa
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 90 ページ: 103116
• [雑誌論文] Electron phase modulation in a suspended InAs/AlGaSb nanomechanical beam (2006)
  • 著者名/発表者名: I.Mahboob, H.Okamoto, M.Ueki, H.Yamaguchi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 89 ページ: 192106
• [雑誌論文] Carbon multi-probes on a Si cantilever for pseudo-MOSFET (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Nagase, K.Nakamatsu, S.Matsui, H.Namatsu, H.Yamaguchi
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 45 ページ: 2009-13
• [雑誌論文] A Piezoresistive Cantilever Integrating an InAs-based Semiconductor-Superconductor Junction (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Okamoto, T.Akazaki, M.Ueki, H.Yamaguchi, H.Namatsu
  • 雑誌名: Physica E 32 ページ: 512-15
• [雑誌論文] Micro/Nanomechanical Quantum Electron Transport (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Yamaguchi, H.Okamoto, S.Miyashita, M.Ueki, Y.Hirayama
  • 雑誌名: Journal of Physics 38 ページ: 152-7
• [雑誌論文] Proposal of Carbon Nanotube Inductors (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Tsubaki, Y.Nakajima, T.Hanajiri, H.Yamaguchi
  • 雑誌名: Journal of Physics 38 ページ: 49-52
• [雑誌論文] Resist-pattern guided self-assembly of symmetric diblock copolymer (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Yamaguchi, H.Yamaguchi
  • 雑誌名: J. Photopolym. Sci. and Tech. 19 ページ: 385-8
• [雑誌論文] Vertical GaP nanowires arranged at atomic steps on Si(111) substrates (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Tateno, H.Hibino, H.Gotoh, H.Nakano
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 89 ページ: 033114
• [雑誌論文] Multi-Quantum Structures of GaAs/AlGaAs Free-Standing Nanowires (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Tateno, H.Gotoh, Y.Watanabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 45 ページ: 3568
• [雑誌論文] Bidirectional counting of single electrons (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Fujisawa, R.Tomita, T.Hayashi, Y.Hirayama
  • 雑誌名: Science 312 ページ: 1634
• [雑誌論文] Pauli blockade transport in the cotunneling regime through a double quantum dot (2006)
  • 著者名/発表者名: H.W.Liu, T.Fujisawa, T.Hayashi, Y.Hirayama
  • 雑誌名: Phys. Stat. Sol 3 ページ: 3766-3769
• [雑誌論文] Giant magnetopiezoresistance at the localized-extended electronicstate 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: 663-6
• [雑誌論文] Unpinning of the Fermi level at (111)A clean surfaces of epitaxially grown n-type In_<0.53>Ga_<0.47>As (2006)
  • 著者名/発表者名: Simon Perraud, Kiyoshi Kanisawa, Zhao-Zhong Want, Yoshiro Hirayama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 89 ページ: 192110
• [雑誌論文] Spin manipulation in a double quantum-dot-quantum-wire coupled system (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Sasaki, S.Kang, K.Kitagawa, M.Yamaguchi, S.Miyashita, T.Maruyama, H.Tamura, T.Akazaki, Y.Hirayama, H.Takayanagi
  • 雑誌名: J. Vac. Sci. Technol. B24 ページ: 2024
• [雑誌論文] Valley Polarization in Si(100) at Zero Magnetic Field (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Takashina, Y.Ota, A.Fujiwara, Y.Takahashi, Y.Hirayama
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 96 ページ: 236801
• [雑誌論文] Nanometre-scale nuclear-spin device for quantum information processing (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Hirayama, A.Miranowicz, T.Ota, G.Yusa, K.Muraki, S.K.Ozdemir, N.Imoto
  • 雑誌名: J. Phys. : Condens. Matter 18 ページ: S885
• [雑誌論文] Electron spin and nuclear spin manipulation in semiconductor nanosystem (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshiro Hirayama, Go Yusa, Satoshi Sasaki
  • 雑誌名: Phys. Stat. Sol.(b) 243 ページ: 3764
• [雑誌論文] Nonlocal control of the Kondo effect in a double quantum dot-quantum wire coupled system (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Sasaki, S.Kang, K.Kitagawa, M.Yamaguchi, S.Miyashita, T.Maruyama, H.Tamura, T.Akazaki, Y.Hirayama, H.Takayanagi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 73 ページ: 161303(R)
• [雑誌論文] Imaging of interference between incident and reflected electronwavesatanInAs/GaSbheterointerfacebylow-temperature scanning tunneling spectoscopy
  • 著者名/発表者名: Kyoichi Suzuki, Kiyoshi Kanisawa, Simon Perraud, Mineo Ueki, Kei Takashina, Yoshiro Hirayama
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. (印刷中・出版時期未定)
• [雑誌論文] Observation of subband standing waves in superlattices by low-temperature scanning tunneling spectroscopy
  • 著者名/発表者名: Kyoichi Suzuki, Kiyoshi Kanisawa, Simon Perraud, Mineo Ueki, Kei Takashina, Yoshiro Hirayama
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. (印刷中・出版時期未定)
• [雑誌論文] Low-temperature scanning tunneling spectroscopy study of two-dimensional electron systems confined in semiconductor heterostructures
  • 著者名/発表者名: Simon Perraud, Kiyoshi Kanisawa, Zhao-Zhong Want, Yoshiro Hirayama
  • 雑誌名: J. Phys. : Conf. Ser. (印刷中・出版時期未定)