単電子デバイスのための積層量子ナノディスク構造の精密作製と量子特性制御

单电子器件堆叠量子纳米盘结构的精确制造和量子特性控制

基本信息

批准号：
20560288
负责人：
久保田智広
金额：
$ 2.08万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

積層ナノディスク構造の作製を行った。まず、シリコン基板上にSiO2層とpoly-Si層を交互に積層した。このとき、SiO2層の作製方法としては中性粒子ビーム酸化を用いた。次に基板表面にフェリティン分子を配置し、熱処理によりフェリティン分子のタンパク質部分のみを除去して内部の鉄コアを残した。NF3ガス雰囲気中で水素ラジカルを表面に照射し(NF3処理)、表面の酸化膜を除去した。また、塩素中性粒子ビームを照射することにより、poly-Si層のエッチング(中性粒子ビームエッチング、NBE)を行った。NF3処理とNBEを交互に行うことで積層構造のエッチングを行った。このとき、X線光電子分光(XPS)によりシリコン表面の酸化状態を調べることで、エッチングの進行を確認することができた。最初のNF3処理の時間を変えることで、酸化膜のエッチングの進行を制御し、その結果、ナノディスクの直径を制御することができた。導電性探針を用いた原子間力顕微鏡(AFM)x観察により、単一積層ナノディスクの電気特性の測定を試みた。一層ナノディスクの場合と同様、階段状の電流-電圧特性が得られ、ナノディスクが量子ドットとして機能していることが確認できた。また、その階段幅は理論から予想される値とほぼ等しいことが分かった。さらに、積層ナノディスクの直径を変えた場合、階段幅はほぼ変化しないことが分かった。これは、一層ナノディスクの場合と同じ結果であり、ナノディスク内部では電子が厚さ方向に閉じ込められた量子井戸的な振る舞いをしていることを示唆している。

制造了层压的纳米盘结构。首先，Sio2层和聚-SI层在硅底物上交替层压。目前，中性粒子束氧化被用作制备SiO2层的方法。接下来，将铁蛋白分子放在底物的表面上，仅通过热处理去除铁蛋白分子的蛋白质部分，而将内部铁芯留下。在NF3气体气氛（NF3处理）中将氢自由基辐射到表面，以去除表面上的氧化物膜。此外，通过照射氯中性粒子束来蚀刻多si层（中性粒子束蚀刻，nbe）。层压结构通过交替的NF3处理和NBE蚀刻。目前，通过X射线光电学光谱（XPS）检查了硅表面的氧化态，并且可以证实蚀刻的进展。通过更改初始NF3处理的时间，控制了氧化物膜的蚀刻进展，因此，可以控制纳米虫的直径。我们试图使用导电探针测量原子力显微镜（AFM）X观察单个层压纳米词的电性能。与单层纳米界一样，获得了阶梯状电压特性，并确认纳米磁源是量子点的作用。还发现，楼梯的宽度大致等于理论上的期望值。此外，发现层压式纳米盘的直径发生变化时，楼梯的宽度几乎没有变化。这是与分层纳米界的情况相同的结果，表明在纳米界内部，电子的行为就像量子井一样，它们沿厚度方向限制。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

A New Silicon Quantum-Well Structure with Controlled Diameter and Thickness Fabricated with Ferritin Iron Core Mask and Chlorine Neutral Beam Etching

铁蛋白铁芯掩模和氯中性束刻蚀制备的直径和厚度可控的新型硅量子阱结构

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
Applied Physics Express 1
影响因子：
0
作者：
K. Shiraishi;M. Kagaya;K. Muro;H. Yoda;Y. Kogami;and C. S. Tsai;清水隆志,古神義則,平地康剛;清水隆志,中村雅人,川原祐紀,赤坂清三,古神義則;寒川誠二
通讯作者：
寒川誠二

Fabrication of Diameter- And Thickness-Controlled Nanodisk by using Defect-Free Neutral Beam And Its Quantum Effect

无缺陷中性束制备直径和厚度控制的纳米盘及其量子效应

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Shiraishi;M. Kagaya;K. Muro;H. Yoda;Y. Kogami;and C. S. Tsai;清水隆志,古神義則,平地康剛;清水隆志,中村雅人,川原祐紀,赤坂清三,古神義則;寒川誠二;渡邉渉,中村雅人,清水隆志,菊池幸市,古神義則;久保田智広
通讯作者：
久保田智広