| 研究分担者 |
高橋 庸夫 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (90374610)
猪川 洋 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, 主幹研究員 (50393757)
藤原 聡 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, 主幹研究員 (70393759)
西口 克彦 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, 研究員 (00393760)
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| 研究概要 |
本研究は、シリコン中のドナー(あるいはアクセプター)レベルを利用した単一電子操作技術の確立を目的としている。17年度は、主に以下の成果があった。
1 リンドナーの荷電状態制御の実証と新しい単電子転送手法の提案
リンをドープした埋め込みチャネル型SOI-MOSトランジスタにおいて、低温下でシリコン層の電界強度を制御することにより、リンドナーの荷電状態を系統的に制御でき、また、その振る舞いがシミュレーション結果とよく一致することを実証した(Ono et al.,Jpn.J.Appl.Phys.掲載)。また、ドーパントを用いた新しい単一電子転送手法を提案した(MRS Proceedingsに招待論文として掲載)。その他、本申請の内容に関して国際会議招待講演(4件)を行った。
2 電界制御型バリアを有するシリコン単電子トランジスタの実証
ドナーレベルに単一の電子を転送するための手法の1つとして、単電子転送ポンプや単電子ターンスタイルといつた単電子転送デバイスの利用を検討している。既にこれらのデバイスの基本動作は確認しているが、今年度は、これらのデバイスの動作原理を理解するうえでの基礎となる、電界制御型バリアを有するシリコン単電子トランジスタの作製に成功した(Fujiwara et al.,Appl.Phys.Letts.掲載)。また、関連して、制御ゲートを用いることによりバリア変調が可能であることも実証した(Nishiguchi et al.,Jpn.J.Appl.Phys.掲載)。
3 CMOSプロセスを用いた単一電子の検出
ドナーレベルを用いた単電子制御デバイスは、最終的にはシリコンMOS回路との混載を念頭において研究を行っている。このため、外部ファンドリーを用いたCMOSプロセスによる単電子転送デバイス実現可能性を調べ、極低温ではあるが、確かに単一電子の検出が可能であることを実験的に示した(Clement et al., Jpn.J.Appl.Phys.掲載)。
4 その他の基礎実験
単一電子の振る舞いをその場観察することを目的に、透過型電子顕微鏡内での伝導度測定を開始した。少数個のナノ粒子からの電子電流を観測した(Hirose et al.,Jpn.J.Appl.Phys.掲載、Arita et al., Jpn.J.Appl.Phys.掲載)。
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