MOCVD選択成長による単電子トンネル素子の試作に関する研究

MOCVD选择性生长单电子隧道器件原型制作研究

基本信息

批准号：
06750303
负责人：
永宗靖
金额：
$ 0.58万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、まずGaAs/AlGaAs系量子ドット素子の作製を有機金属気相成長法(MOCVD法)を基本とした選択成長法により試み、最小で横方向閉じ込めサイズが25nm以下のものを作製することに成功した。また、それらの素子における励起子の3次元閉じ込め効果を低温(4.2K)におけるフォトルミネッセンス特性やフォトルミネッセンスの磁場効果により確認した。一方、分子線エピタキシ-法(MBE法)を用いGaAs基板上に作製したGaAs/AlGaAs系の高電子移動度トランジスター(HEMT)基板に、電子ビームリソグラフィー法とシャロウウエッチング法により有効チャネル幅約60nmの量子細線を作製した後、リフトオフ法を用いて細線部分に二つのトップゲートと一つのサイドゲートを形成することにより、新しいタイプの量子ドット素子を試作した。そして、試作した量子ドット素子において、ゲート電圧変化により量子ドット内の電子数を変化させたときコンダクタンスが振動する現象いわゆるクーロンブロッケード振動を観測したところ、従来型の素子においては実現できなかった良好な特性を観測することができた。また、同素子を用いたターンスタイル操作により、4桁以上の精度を有する量子化電流の実現に成功した。さらに、この素子について光励起単電子トンネル効果についても試みてみたところ、マイクロ波領域の光(電磁波)を素子に照射したときのクーロンブロッケード振動の変化のようすが理論計算と非常に良い一致を示していることを見いだし、光励起単電子トンネル効果が実際に実現可能であることを示した。

在这项研究中，我们首先尝试使用基于金属有机化学气相沉积（MOCVD）的选择性生长方法来制造基于GaAs/AlGaAs的量子点器件，并旨在制造最小横向限制尺寸为25 nm或更小的器件。成功了。此外，通过低温（4.2K）下的光致发光特性和光致发光的磁场效应证实了这些器件中激子的三维限制效应。另一方面，采用分子束外延法（MBE法）在GaAs基板上制作GaAs/AlGaAs系高电子迁移率晶体管（HEMT）基板，并利用电子束形成约60nm的有效沟道宽度。在制造出量子线后，通过使用剥离方法在细线中形成两个顶栅和一个侧栅，原型形成了一种新型量子点器件。在原型量子点器件中，我们观察到了所谓的库仑阻塞振荡，即通过改变栅极电压来改变量子点中的电子数量时电导发生振荡的现象。此外，通过使用相同元件的旋转栅门操作，他们成功地实现了精度超过四个数量级的量化电流。此外，当我们在该器件上尝试光激发单电子隧道效应时，我们发现当器件受到微波区域的光（电磁波）照射时，库仑封锁振荡的变化与理论计算结果非常吻合。光激发单电子隧道实际上是可能的。