研究課題
前年度までに引き続いて、非常に強いスピン軌道相互作用を有する自己組織化InSb量子ドットを活性層とする単一電子トランジスタ素子の作製とその伝導特性の観測に関する実験を行った。前年度の実験で、半導体基板をゲート電極として用いるバックゲート構造が、ゲート絶縁膜中の多数の電荷トラップ準位の存在のために機能しないことが判明した。よって本年度は、原子層堆積装置で成膜した高品質アルミナ膜をゲート絶縁膜とするトップゲート構造を採用し、素子の作製を進めた。ゲート絶縁膜の絶縁耐性は良好なことが確認できたが、ソースドレイン間の抵抗が高い素子が多く、十分な特性評価には至っていない。アルミナ膜とInSbとの相性が良くない可能性もあるので、他のゲート絶縁材料も用いつつ、慎重に評価する必要がある。また、前年度に引き続き、ノンドープのGaSb量子井戸に電界誘起した２次元ホール系に対しても、その伝導特性の解析を行った。井戸幅の違いによって、ホールの有効質量が大きく異なることを見いだした。この振る舞いを数値計算によって求めたバンド構造と比較した結果、この系における強いスピン軌道相互作用に起因するスピン分裂サブバンドによる振る舞いであることが強く示唆された。この結果は、量子情報やスピントロニクスの研究領域に新しいプラットフォームを提供するものである。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Physical Review Research
巻: 2 ページ: 033383-1-6
10.1103/PhysRevResearch.2.033383
http://www.eis.tohtech.ac.jp/~kshibata/index.html
