炭化ケイ素半導体デバイス中の単一光子源の量子状態計測
【研究分野】結晶工学
【研究キーワード】
量子センシング / 結晶工学 / 格子欠陥 / 半導体物性 / 光物性 / 放射線 / 量子エレクトロニクス
【研究成果の概要】
本研究では、炭化ケイ素（SiC）中の単一光子源（SPS）の発光やスピン特性を明らかにするとともに、それらSPSの状態制御技術の開発を目的に、a)SPSをSiCデバイス内の任意位置に導入する技術を開発し、光検出磁気共鳴（ODMR）を用いたSPSのスピン制御及びそれを応用した磁場センシングの実証、b)電圧印加や電流注入といったデバイス動作がSPSの発光やスピン特性といった量子状態に及ぼす影響を明らかにすることで、デバイス動作によるSPSの量子状態制御の基盤技術の構築、c)窒素-空孔（NcVsi）や表面SPSの形成条件や物性及び量子状態に関する情報を得た。
【研究の社会的意義】
量子コンピューティング、量子暗号通信技術や量子センシングといった量子技術の実用化には、安定・確実に動作する演算子（量子ビット）や量子センサの開発が不可欠である。本研究では、結晶成長技術やデバイス作製技術が確立しつつある炭化ケイ素（SiC）半導体に着目し、SiCを母材とした単一光子源（SPS）に関する研究を推進した。イオン照射技術等を駆使することで位置制御可能なSPS形成技術を開発したこと、形成したSPSのスピンや光学特性を明らかにしたこと、更には、SPSをSiCデバイス中に導入し、デバイス動作によるSPSの量子状態制御を実証したことは、将来の量子デバイスの開発に向けて大いに意義がある。
【研究代表者】
大島 武 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部 部長(定常)
(Kakenデータベース)