有機金属気相成長高密度量子ナノ構造による単電子集積エレクトロニクス

使用金属有机气相外延致密量子纳米结构的单电子集成电子学

基本信息

批准号：
13GS0001
负责人：
福井孝志
金额：
$ 241.28万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Creative Scientific Research
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

平成17年度は、有機金属気相成長(MOVPE)選択成長法による量子ナノ構造を利用した単電子素子・単電子回路の実現と、高密度量子ナノ構造の周期配列の形成技術の確立を目的として、以下の研究を行った。1.前年度に続き、単電子トランジスタの論理回路応用を目的に集積化を進めた。2分決定グラフ論理による1ビット加算器に関して、論文公表することが出来た。また、選択成長により作製したリッジ型量子細線と、自己形成InAs量子ドットを組み合わせた、フローティングゲート型の単電子メモリーの試作とその動作特性解析を進めた。試作した素子を温度20Kで評価した結果、ドレイン電流に、ゲート電圧に対する明瞭な時計回りのヒステリシスが観測された。印加するゲート電圧の最大値を変化させる実験、あるいはヒステリシスの幅やしきい値のシフト量およびその温度依存性、さらにゲート電圧を変化させた後の時間応答などの実験結果により、このヒステリシスが、ゲート側から注入された電子が量子ドットに保持されることに起因することが示された。2.単電子素子の高温動作化を目的として、選択成長を用い、新しい種類のナノ構造の作製を試みた。具体的には、円形あるいは6角形のマスク開口部を有するGaAs(111)B基板に対して選択成長を行うことにより、直径50nm、長さは9μmにもおよぶ、GaAsナノワイヤ構造の作製に成功した。そして、このナノワイヤを単電子素子へと応用するプロセス手法を考案した。同様な構造はInP(111)A基板上にも作製した。まずInPナノワイヤ、横方向成長を利用したInP/InAsコアシェル構造、さらにInP/InAs/InP横方向ヘテロ構造からなるInAs量子リングを作製し、その光学的特性から、量子閉じ込め構造を確認した。

2005年，我们以采用金属有机气相外延（MOVPE）选择性生长的量子纳米结构实现单电子器件和单电子电路为目标，建立了形成高密度量子纳米结构周期性阵列的技术。以下研究。 1.延续去年，我们继续集成单电子晶体管，目标是将其应用于逻辑电路。我们能够发表一篇关于基于二进制决策图逻辑的 1 位加法器的论文。我们还继续制作了浮栅单电子存储器原型，该存储器结合了选择性生长的脊型量子线和自形成的InAs量子点，并分析了其工作特性。在 20K 温度下评估原型器件的结果是，在漏极电流相对于栅极电压方面观察到明显的顺时针滞后。该滞后是通过改变所施加的栅极电压的最大值、滞后的宽度、阈值的偏移量、其温度依赖性以及改变栅极电压后的时间响应来确定的。结果表明，这是由于从栅极侧注入的电子被保留在量子点中。 2.为了单电子器件的高温运行，我们尝试利用选择性生长方法制备新型纳米结构。具体来说，通过在具有圆形或六边形掩模开口的GaAs(111)B衬底上进行选择性生长，我们成功地制备了直径为50 nm、长度为9 μm的GaAs纳米线结构。然后，他们设计了一种工艺方法，将这些纳米线应用于单电子器件。在 InP(111)A 衬底上也制作了类似的结构。首先，我们制造了由InP纳米线、横向生长的InP/InAs核壳结构和InP/InAs/InP横向异质结构组成的InAs量子环，并从其光学特性证实了量子限制结构。

项目成果

期刊论文数量（43）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Premila Mohan: "Fabrication of semiconductor Kagome lattice structure by selective area metalorganic vapor phase epitaxy"Applied Physics Letters. 83・4. 689-691 (2003)

Premila Mohan：“通过选择性区域金属有机气相外延制造半导体 Kagome 晶格结构”《应用物理快报》83・4（2003 年）。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Junichi Motohisa: "Formation of nanoscale heterointerfaces by selective area metalorganic vapor-phase epitaxy and their applications"Applied Surface Science. 109・1-4. 184-190 (2002)

Junichi Motohisa：“选择性区域金属有机气相外延的纳米级异质界面的形成及其应用”应用表面科学109・1-4（2002）。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Takaaki Ishihara: "Dependence on In content of In_xGa_<1-x>As quantum dots grown along GaAs multiatomic steps by MOVPE"J. Crystal Growth. 237. 1476-1480 (2002)

Takaaki Ishihara：“通过 MOVPE 沿着 GaAs 多原子步骤生长的 In_xGa_<1-x>As 量子点对 In 含量的依赖性”J。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Fabrication of one-dimensional GaAs channel-coupled InAs quantum dot memory device by selective-area metal-organic vapor phase epitaxy

选区金属有机气相外延制备一维GaAs沟道耦合InAs量子点存储器件

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
APPLIED PHYSICS LETTERS 87・19
影响因子：
0
作者：
Kamon J;Yamauchi T;Muto S;Takekawa S;Ito Y;Hada Y;Ogawa W;Itai A;Kasuga M;Tobe K;Kadowaki T.;ダニエル・フット;Mohan P;Takeda J;Nataraj D
通讯作者：
Nataraj D

Junichiro Takeda: "Formation of Al_xGa_<1-x>As periodic array of micro-hexagonal pillars and air holes by selective area MOVPE"Appl.Surf.Sci.. (to be piblished). (2002)

Junichiro Takeda：“通过选择性区域MOVPE形成Al_xGa_<1-x>作为微六边形柱和气孔的周期性阵列”Appl.Surf.Sci..（待出版）。