| 研究概要 |
本研究の目的は,炭素原子1層～数層から成るグラフェンを用いた単電子トランジスタの高温動作化の探究および単電子論理回路の基本動作実証である。今年度の成果目標はグラフェンを用いた単電子トランジスタの高温動作を探求するための動作実証,つまりは大きな帯電エネルギーを有するグラフェン量子ドットを作製し,動作確認をすることである。これを達成するために本研究では直径数100nm～1μmの円形状グラフェンを作製し,それにコンタクト電極を形成することで実証を試みた。まず,へき開法によってSiO_2/Si基板上に貼付したグラフェンを電子ビーム描画装置と反応性イオンエッチング装置を用いて直径200nm～1μmのディスク状に加工する。その後,電子ビーム描画装置と電子銃型蒸着装置を用いて,加工したディスク状グラフェンにソースドレイン電極を作製する。寸法の異なるディスク状のグラフェン量子ドット素子を作製し,低温測定(T=1.6K)を行った結果,クーロン振動およびクーロンダイヤモンド特性が得られた。この結果は作製した素子が単電子トランジスタとして動作していることを示すものである。また,得られたクーロンダイヤモンドから見積もられる帯電エネルギーは約50meV(温度に換算すると約600K)であり,室温(300K)よりも十分大きいことがわかる。本研究での結果は,電子ビーム描画装置と反応性イオンエッチング法によってグラフェン量子ドットが簡易に作製できることを示しただけでなく,その手法によって作製されたグラフェン単電子トランジスタが従来よりも大きな帯電エネルギーを有する量子ドットであることを実証したものであり,グラフェン量子ドットの高温動作の可能性を示す重要な成果であると考えている.
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