研究課題
本研究の目的は、簡素な構造を持ち高速かつ長寿命な量子ビットを実現に向け、ゲルマニウムナノ構造中の重い正孔の特性を調べることにある。ゲルマニウム中の重い正孔は小さな有効質量と大きなスピン軌道相互作用が期待される。前年度立ち上げたプロセスの改善を行いつつ、今年度はGe/SiGeヘテロ構造基板を利用したHall barデバイスと量子ドットデバイスの作製と量子ビット実現に向けた測定系の構築を行った。今回作製したHall bar構造は、電荷密度を制御できるようにトップゲート構造を持ったものを作製した。このような制御性は、同様のヘテロ構造基板で量子ドットを実現する際にも必要となる。このHall barデバイスを極低温に冷却し、磁場依存性の測定からSdH振動と量子ホール効果の観測を行った。また、ヘテロ構造基板表面にゲート絶縁膜と微小ゲート構造を堆積することで、制御性の異なる様々な構造を持ったゲルマニウム量子ドットを作製し、測定を行った。その測定から、極低温下でゲート電圧による電流の制御が可能であることを確認した。このようなゲルマニウムナノデバイスの作製や測定に並行して、量子ビットの高速な測定に向けた高周波反射測定系の設計やシミュレーションを行った。設計では従来の反射測定系よりも広帯域で高感度になるような回路を設計し、シミュレーションでは将来の高密度な配線におけるRFクロストークの反射測定への影響を調べた。ここで得られた知見はゲルマニウム量子ビットの読み出しに重要な役割を果たすことが期待される。
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Japanese Journal of Applied Physics
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電子情報通信学会論文誌 C
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