テラヘルツ励起による単一電子のコヒーレント制御と機能性素子への応用

太赫兹激发对单电子的相干控制及其在功能器件中的应用

基本信息

批准号：
21K04820
负责人：
柴田憲治
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tohoku Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04820/
关键词：
量子ドット単一電子トランジスタテラヘルツ

项目摘要

本研究では、応募者がこれまでに培った10 nm級量子ドットの単一電子トランジスタへの応用技術に基礎を置き、単一電子・スピン状態とその動力学がクーロン相互作用やスピン相互作用、テラヘルツ（THz）光、フォノンなどを用いて多彩に制御できることを実証するとともに、量子情報処理に向けた新規デバイスへの応用を探索することを目的として研究を行っている。昨年度は本プロジェクトの２年目であり、１年目に成功した単一のPbSコロイド量子ドットを活性層とするトランジスタ素子の作製と評価を引き続き行うことで、単一PbSコロイド量子ドットの電気伝導現象の理解と単一電荷やスピン状態の制御の高度化に関する実験を中心に実施した。その結果、幾つかの新しい知見を得ることができた。まずは、量子ドットのサイズに依存して、帯電エネルギーや量子順位間隔が系統的に変化する様子を明らかにした。さらに、同一の量子ドットであってもドット中の電子軌道に依存して伝導度が何桁も変化する様子を観測し、それがドット中の電子波動関数の空間的な広がりに関与していることを明らかにした。また、イオン液体を用いた電気二重層トランジスタ構造を適用することにより、PbS量子ドットのホール準位と電子準位のそれぞれを介した電気伝導を観測することに成功した。以上から、良好な光学特性を示すコロイド量子ドットに対して、光学的特性はそのままに、電気伝導素子への応用の道も開くことができた。以上の結果は、本研究提案で予定していた実証実験の適用周波数範囲が、コロイド量子ドットを用いることによってTHz帯のみならず可視光領域まで拡大できることを示唆する結果であり、単一量子ドット素子への量子情報機能の付与がより柔軟に実現できるようになったことを意味している。

在这项研究中，申请人基于10 nm级量子点的应用技术，对单个电子晶体管，单个电子 /自旋条件及其动力学是相互作用和自旋相互作用。可以使用Terahertz（THZ）Hikari和Phonon进行各种控制，并探索到新设备的应用程序进行量子信息处理。去年是该项目的第二年，成功的PBS Coloid量子点的第一年是活跃的，不断产生和评估晶体管元素的，这是单个PBS胶体量子点的电气传导。现象以及单电荷和自旋条件的控制的进步。结果，我们能够获得一些新知识。首先，这取决于量子点的大小，表明强度能量和量子排名间隔会系统地发生变化。此外，即使使用相同的量子点，它也取决于点中的电子轨道，导体会更改几个数字，这与我在点中电子波函数的空间扩散有关。另外，通过使用离子液体应用电动双层晶体管结构，我们成功地通过PBS量子点的HALL水平和电子水平观察电导。从上面，对于表现出良好的光学特性的胶体量子点，我们能够为保留光学特性的同时打开适用于电导传导元件的方式。上述结果表明，在本研究中计划的演示实验的适用频率范围不仅可以扩展到THZ频段，还可以通过使用胶体量子点扩展到可见光面积。元素变得更加灵活。

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

単一C60フラーレン分子トランジスタの作製

单个C60富勒烯分子晶体管的制造

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Chien Yu-An;Chen Chun-Yi;Sone Masato;Chang Tso-Fu Mark;樋口樹生，柴田憲治;大森敬太，村上俊太郎，張麗華，渡辺精一;林学毅，張麗華，渡辺精一;佐藤修平，柴田憲治
通讯作者：
佐藤修平，柴田憲治

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