ナノメートル構造素子の製作と一次元量子効果の研究

1988 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 61420019
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 蒲生 健次 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (70029445)
• 研究分担者: 石田 修一 東京理科大学, 山口短期大学, 教授 (70127182) ; 弓場 愛彦 大阪大学, 基礎工学部, 助手 (30144447) ; 高井 幹夫 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (90142306)
• キーワード: ナノメートル加工 / メゾスコピック現象 / アハラノフ・ボーム効果 / 量子干渉効果 / 電子波エレクトロニクス

研究概要

本研究は、超微細加工技術を確立し、これを用いて極微構造素子を製作して、その特性を評価し、次世代の極微構造デバイスの基礎となる量子現象の解明と制御の可能性を追求する事を目的として行った。本研究で得られた成果をまとめると、次のようである。
1)イオンビーム支援エッチング法により、SiO_2およびSi_3N_4に対して物理スパッタエッチングに較べて100倍以上の高速度のエッチングができる事および高揮度低エネルギー集束イオンビームの形成に成功し、低エネルギーイオン照射によって加工損傷が低減できる所をGaAsについて損傷をDLTSおらびフォトルミネッセンスにより評価して示した。
2)GaAs/GaAlAsへテロ構造を用いて、バリスティック伝導領域における電子波の干渉効見を調べ、初めて大きな負抵抗が現れる事を示した。弾性散乱も殆んど起こらないような結晶中では、電子波は光導波路中を伝播する光波のように伝播し、モード(サブ準位)間の遷移も起こらず直進する。このため電流径路に曲がりがあると抵抗が増えたり、定在波が生じて負抵抗か現れることを初めて示した。負抵抗の温度依存性の測定から、バリフティック伝導域におけるメゾスコピック効果は、比較的高温(≧120K)でも起こっている事が確認できた。これは、現在の微細デバイスにおいても、起こり得る事を示している。
3)GaAs/GaAlAsヘテロ構造結晶を用いてショットキーゲートおよびサイドゲートを持つ量子細線を製作し、伝導度を測定した。その結果、一次元量子閉じ込め効果と思われる現域を観測できた。

研究成果

• [文献書誌] Y.Takagaki;K.Gamo;S.Namba;S.Ishida;S.Takaoka;K.Murase;K.Ishibashi;Y.Aoyagi: Sdid State Communications. 68. 1051-1054 (1988)
• [文献書誌] K.Gamo;H.Miyake;Y.Yuba;S.Namba;H.Kasahara;S.Sawaragi;R.Aihara: J.Vac.Sci.Technol. B6. 2124-2127 (1988)
• [文献書誌] H.Miyake;Y.Yuba;K.Gamo;S.Namba;R.Mimura;R.Aihara: Jpn.J.Appl.Phys. 27. L2037-L2039 (1988)
• [文献書誌] K.Ishibashi;Y.Takagaki;K.Gamo;S.Namba;S.Takaoka;K.Murase;S.Ishida;Y.Aoyagi: J.Vac.Sci.Technol. BG. 1852-1856 (1988)
• [文献書誌] Y.Takagaki;K,Gamo;S.Namba;S.Takaoka;K.Murase;S.Ishida;K,Ishibashi;Y.Aoyagi: Solid State,Communications. 69. 811-815 (1989)
• [文献書誌] Y.Takagaki;K,Ishibashi;S.Ishida;S.Takaoka;K.Gamo;K.Murase;S.Namba: Japnese Journal of Applied Physics.
• [文献書誌] 蒲生健次: "VLSIプロセス第6章集束イオンビームプロセス" 丸善,
• [文献書誌] S.Namba,K.Murase and K.Gamo: "Nanostructure Fabrication and Science" Springer Verlag,