ギガ・ノード超高密度量子ナノ集積構造の作製と表面制御技術の開発

千兆节点超高密度量子纳米集成结构制备及表面控制技术发展

基本信息

批准号：
16760239
负责人：
佐藤威友
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、化合物半導体低損傷プロセスによる高密度量子ナノ集積構造の形成手法と、その表面および界面のナノスケール制御手法を開発し、量子集積回路実現のための基礎技術を確立することである。平成17年度の研究成果は以下のようにまとめられる。1.分子線エピタキシャル成長法(MBE)により、ガリウム砒素(GaAs)(111)B加工基板上へGaAs/AlGaAs量子細線構造の選択的成長を行い、その形成メカニズム/サイズ制御性について調べた。成長温度、材料組成を系統的に変えて行なった一連の実験結果と、吸着原子の拡散方程式に基づく成長シミュレーションの結果から、加工基板が持つ結晶面方位の違いや材料原子の種類により、表面吸着原子の拡散/取り込まれ寿命が異なり、その表面拡散論的な成長機構により、GaAs細線の断面形状が説明されることがわかった。これらの結果を基礎とし、GaAs細線の位置とサイズを数nmオーダーの精度で制御することを可能にした。また、シミュレーションにより得られた成長条件を使って、断面が1辺40nmの三角形となるGaAs細線を実験的に作製することにも成功した。2.上で開発した成長シミュレーションプログラムを、窒化ガリウム(GaN)(0001)加工基板上への選択成長に適用した。Ga原子とAl原子に対して適切な拡散係数と表面取込み寿命を設定することにより、材料組成、結晶面方位など成長条件を変えて作製したGaN/AlGaN量子細線構造が、同一のパラメータのもと、計算により非常に良く再現できることが分かった。3.電気化学的手法を用いて、InP(001)、(111)A、(111)B基板にポーラス(多孔質)構造を形成し、構造および光学的特性の評価を行なった。孔の形状および大きさは、印加電圧と電解液の濃度に強く依存し、(001)基板を用いた最適な条件では、1辺80nmの四角形の孔が三角格子上に配列し、深さ方向への直線性が極めて優れていることが分かった。孔の形成の後に残された半導体の壁は、六角形状のネットワークとなり、最大10^<10>node/cm^2の密度を達成することができた。

这项研究的目的是开发一种使用用于复合半导体的低损伤过程形成高密度量子纳米集成结构的方法，以及用于其表面和界面的纳米级控制方法，并建立用于实现量子整合电路的基本技术。 2005年的研究结果可以概括如下：1。通过分子束外延生长（MBE）在砷化衣（GAAS）（111）B处理的底物上的GAAS/藻类量子线结构的选择性生长进行了研究，并研究了其形成机制/尺寸机制/大小可控性。从进行系统的一系列实验中，基于吸附原子的扩散方程的生长温度和材料组成以及生长模拟，发现表面吸附的原子的扩散/结合因晶体平面的差异而差异取决于加工底物的晶体平面方向的差异，并解释了表面扩散的材料类型，从而使表面扩散型较小。基于这些结果，有可能在几个NM的订单上以准确的速度控制GAAS薄导线的位置和尺寸。此外，使用从模拟获得的生长条件，我们还成功地通过实验制造了薄的GAAS线，三角形在横截面中为40 nm。 2。上面开发的增长模拟程序用于氮化炮（GAN）（0001）处理的底物的选择性生长。通过为GA和AL原子设置适当的扩散系数和表面掺入寿命，发现可以通过相同的参数下的计算来很好地复制诸如材料成分和晶体平面方向等不同生长条件（例如材料组成和晶体平面方向）产生的GAN/Algan量子线结构。 3。在INP（001），（111）a，（111）B底物上使用电化学技术形成多孔结构，并评估了结构和光学性能。孔的形状和尺寸在很大程度上取决于施加的电压和电解质的浓度，并且发现在使用（001）基板的最佳条件下，在每侧80 nm的平方孔上排列在三角形晶格上，而深度方向的线性非常出色。孔形成后留下的半导体壁变成了六边形网络，使密度可达到10^<10>节点/cm^2。