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研究分野別サイレントキーワード
「量子ドット」とサイレントキーワードを含む研究
【情報学】情報学フロンティア：量子計算 ／量子ドットを含む研究件
❏スピンチャンネルから量子ドットへのスピンブロッケードとその量子ビットへの応用(20241033)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】陽 完治 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (60220539)
【キーワード】スピントランジスタ / スピン注入 / スピントロニクス / 量子計算 / 量子ドット (他13件)
【概要】インジウム砒素系化合物半導体と鉄電極界面における界面反応により生成される化合物がスピン注入効率をブロックしていることを界面の相図を調べることにより探索した。鉄系のスピン源を用いて観測されたスピントランジスタの電流振動が理論計算とよく一致していることを確認した。金コロイドを用いるインジウム砒素ナノワイヤの結晶成長の最適化を応用してナノワイヤスピントランジスタを作製し、スピン軌道相互作用に起因すると思...
❏固体中の光学過程による量子計算の可能性(15634011)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2003
【研究代表者】迫田 和彰 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノマテリアル研究所, 主席研究員 (90250513)
【キーワード】量子計算 / 量子もつれ / フォトン / 量子暗号通信 / 量子通信中継機 (他8件)
【概要】電子や光子,あるいはスピン等の量子もつれを利用する量子計算は,従来の古典的フォン・ノイマン型計算機を凌駕する演算速度が予想され,未来技術として大きな期待が寄せられている。量子計算の実現には種々の方式が提案されていて,現時点でそれらの優劣を判定することは難しい。しかし,モードロックレーザーによる超短光パルスの発生や,複数の波長のレーザー光を用いたラマン過程による複合的な電子系の制御,あるいは,フォト...
❏固体量子ビットにおけるデコヒーレンスの克服と量子誤り訂正コードの開発(14540346)
【研究テーマ】固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】中原 幹夫 近畿大学, 理工学部, 教授 (90189019)
【キーワード】ホロノミック量子計算 / デコヒーレンス / Cartan分解 / 超伝導量子ビット / NMR量子コンピュータ (他19件)
【概要】中原と共同研究者は,多量子ビットゲートをモジュール化して量子アルゴリズムの効率的な実装法を開発した.最初これは数学的に理想的なホロノミック量子計算について解析したが,その後より現実的なジョセフソン接合を用いた量子ビット系について研究を行った.この方法で実際に21を素因数分解するにはどれだけの量子ビットと計算ステップが必要か具体的に求めた.ホロノミック量子計算に関しては,その後中原と大阪市大の谷村た...
【複合領域】一般理論：遺伝子運搬 ／量子ドットを含む研究件
❏グリコウイルスとシグナル増幅プローブを用いる細胞内遺伝子マニピュレーション(16350087)
【研究テーマ】生体関連化学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2004 - 2005
【研究代表者】青山 安宏 京都大学, 工学研究科, 教授 (00038093)
【キーワード】グリコウイルス / セラソーム / リボレギュレーター / 遺伝子運搬 / 遺伝子検出 (他19件)
【概要】1.グリコウイルスを用いる遺伝子運搬 50nm程度のウイルスサイズが細胞導入に最適であることを見出し、3つのガラクトース残基をもつグリコウイルスがこの目的に最適であることを明らかにした。 2.セラソームを用いる遺伝子運搬 表面をセラミック被覆したリポソーム(セラソーム)は核酸との結合に際し融合せず、ウイルスサイズを維持した優れた遺伝子キャリアであることを明らかにした。 3.リボレギュレーターを用い...
❏大環状糖クラスターを用いる細胞認識のシミュレーション(13490021)
【研究テーマ】広領域
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】青山 安宏 京都大学, 工学研究科, 教授 (00038093)
【キーワード】遺伝子 / 遺伝子運搬 / 人工グリコウイルス / 糖クラスター / ガラクトース (他23件)
【概要】大環状(カリックスレゾルカレン)骨格に8個の糖鎖を配置したクラスター化合物をホスト(補足剤)/キャリア(運搬剤)とするデリバリーシステムを構築し、細胞認識の仕組みを明らかにした。主な成果は以下のとおりである。 (1)糖クラスターは会合数6程度のミセル様会合体を形成し、これはリン酸イオンにより凝集する。その駆動力は脱水和に基づくエントロピー獲得である。 (2)糖クラスターは核酸(プラスミドDNA)と...
【環境学】環境保全学：再生可能エネルギー ／量子ドットを含む研究件
❏量子ナノ構造界面層の創成と光電変換デバイス開拓(18H01378)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】野崎 智洋 東京工業大学, 工学院, 教授 (90283283)
【キーワード】ナノマイクロ熱工学 / 光電変換 / 量子ドット / プラズマＣＶＤ / 再生可能エネルギー (他8件)
【概要】量子サイズ効果を有するシリコンナノ粒子を合成し，印刷技術によって作成する高効率太陽電池を開発する。光電デバイスの性能は模擬太陽光とともに標準室内光も用いて評価した結果，標準LED光源に対して10%の変換効率を得た。シリコンナノ粒子の大量合成，シリコンインク作成，バルクヘテロ構造の開発と評価，そして高効率光電デバイスの開発まで一貫して実現することで低コスト高効率光電変換デバイスの実装への道筋を示した...
❏量子ナノ構造を有するハイブリッド薄膜太陽電池の開発(26289045)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】野崎 智洋 東京工業大学, 工学院, 教授 (90283283)
【キーワード】ナノマイクロ熱工学 / 太陽電池 / 再生可能エネルギー / プラズマCVD / 量子ドット (他8件)
【概要】量子サイズ効果を有するサイズが揃ったシリコン量子ドット（SiQD）を合成し，半導体高分子とブレンドした有機無機ハイブリッド太陽電池を開発した。SiQDは電子ドナーとなるP3HTまたはPTB7とともにシリコンインクに加工し，塗布によってバルクヘテロ構造を形成することで光起電力機能を顕在化させる。SiQD表面を水素で置換し，さらに表面不活化することで発電効率が5%まで向上した。SiQDには多量の結晶成...
【数物系科学】物理学：多体束縛状態 ／量子ドットを含む研究件
❏開放量子系における量子干渉と相互作用の協力現象:多電子散乱状態による解析(26400409)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】西野 晃徳 神奈川大学, 工学部, 准教授 (00466848)
【キーワード】量子ドット / 量子輸送 / 量子干渉 / 開放量子系 / 散乱状態 (他8件)
【概要】多電子散乱状態の構成を通じて，開放量子系における量子干渉と相互作用の協力現象を研究しました．まず左右非対称な相互作用共鳴準位模型に対して，ランダウアー公式の拡張を通じて，電圧下での平均電流と平均ドット占有率を相互作用の１次で得ました．結果として，高バイアスでの電流の抑制と，非対称性による抑制電流の回復を示しました．次にドット間相互作用を持つ開放型二重量子ドットに対して，散乱状態の厳密解を構成しまし...
❏メゾスコピック系の伝導における相互作用と導線の効果(17340115)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2005 - 2008
【研究代表者】羽田野 直道 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70251402)
【キーワード】物性基礎論 / ナノ材料 / 量子ドット / 計算物理 / 共鳴状態 (他26件)
【概要】メゾスコピック系の電気伝導において、メゾスコピック系内の電子間相互作用や、メゾスコピック系に接続されている導線がどのような効果を及ぼすかを議論した。前者が多体の束縛状態を、後者が共鳴状態を生み出すことを明らかにした。 ...
【数物系科学】物理学：開放量子系 ／量子ドットを含む研究件
❏開放量子系における量子干渉と相互作用の協力現象:多電子散乱状態による解析(26400409)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】西野 晃徳 神奈川大学, 工学部, 准教授 (00466848)
【キーワード】量子ドット / 量子輸送 / 量子干渉 / 開放量子系 / 散乱状態 (他8件)
【概要】多電子散乱状態の構成を通じて，開放量子系における量子干渉と相互作用の協力現象を研究しました．まず左右非対称な相互作用共鳴準位模型に対して，ランダウアー公式の拡張を通じて，電圧下での平均電流と平均ドット占有率を相互作用の１次で得ました．結果として，高バイアスでの電流の抑制と，非対称性による抑制電流の回復を示しました．次にドット間相互作用を持つ開放型二重量子ドットに対して，散乱状態の厳密解を構成しまし...
❏量子的非平衡電気伝導を多体散乱問題として解く(22340110)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】羽田野 直道 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70251402)
【キーワード】量子ドット / 電子間相互作用 / 電流電圧特性 / ランダウアー公式 / 負の微分コンダクタンス (他12件)
【概要】量子ドットの電流電圧特性を測定する実験は広く行われています。しかし、それに対応する理論には決定的なものがありません。本研究では従来の手法と独立で相補的な手法を開発しました。我々の方法は、電子間相互作用のない場合に決定的な手法であるランダウアー公式を、相互作用がある場合に自然に拡張した理論になっています。 その手法を用いて、簡単な模型において厳密に電流電圧特性を求めたところ、電位差を増やすほど電流が...
❏メゾスコピック系の伝導における相互作用と導線の効果(17340115)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2005 - 2008
【研究代表者】羽田野 直道 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70251402)
【キーワード】物性基礎論 / ナノ材料 / 量子ドット / 計算物理 / 共鳴状態 (他26件)
【概要】メゾスコピック系の電気伝導において、メゾスコピック系内の電子間相互作用や、メゾスコピック系に接続されている導線がどのような効果を及ぼすかを議論した。前者が多体の束縛状態を、後者が共鳴状態を生み出すことを明らかにした。 ...
【数物系科学】物理学：少数電子素子 ／量子ドットを含む研究件
❏シリコン量子ドットを用いた電子スピン量子ビット開発(21710137)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2009 - 2010
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 量子ナノエレクトロニクス研究センター, 助教 (00466856)
【キーワード】量子ドット / シリコン量子ドット / 量子コンピュータ / 少数電子素子 / 半導体量子ドット (他8件)
【概要】シリコン量子ドット中の電子スピンを量子ビットとして用いる量子情報デバイスの物理の解明、ハードウェアのための基本技術の実現を目的として研究を行ってきた。素子作製においては、エッチング条件とトップゲートのゲート絶縁膜形成条件の最適化を行い、制御性に優れたシリコン2重量子ドットの作製に成功した。本素子を用いて極低温における測定を行い、電子スピン状態に依存するトンネル現象の観測に成功した。 ...
❏量子ドットを用いた多体効果の実験的研究(17204023)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】勝本 信吾 東京大学, 物性研究所, 教授 (10185829)
【キーワード】量子ドット / メゾスコピック / 量子コンピュータ / トンネル現象 / 少数電子素子 (他6件)
【概要】2つの量子ドットを並列させ,一方においてFano近藤効果を生じさせる.もう一方の量子ドットスピンをON/OFFさせることで,Fano近藤効果が消失/出現することを確認した.すなわち,RKKY相互作用を発生させることで,近藤温度が著しく低下したことになり,近藤効果とRKKY相互作用の相克という最も単純な描像を確認する結果となった. 量子ドット内多体効果によって,ドットの量子状態の充填順序は1電子エネ...
【数物系科学】物理学：グラフェン・ナノディスク ／量子ドットを含む研究件
❏グラフェンにおけるトポロジーと電子相関の理論的研究(22740196)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】江澤 雅彦 東京大学, 大学院工学系研究科, 助教 (10504805)
【キーワード】グラフェン / シリセン / トポロジカル絶縁体 / スキルミオン / 量子スピンホール効果 (他21件)
【概要】グラフェン及び関連物質であるシリセンの電子物性とトポロジカルな性質について研究を行った。特に様々なトポロジカル絶縁体とトポロジカル相転移について研究を行った。三角グラフェンの波動関数を厳密に求めた。グラフェン・ナノディスク・アレイが平坦バンドを持つ事を示した。シリセンの構造が座屈している事により、垂直電場でバンドギャップを制御出来る事を示した。シリセンに強磁性体を貼り付ける事で量子異常ホール効果を...
❏グラフェンにおけるナノエレクトロニクスとスピントロニクス(20840011)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(スタートアップ)
【研究期間】2008 - 2009
【研究代表者】江澤 雅彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (10504805)
【キーワード】グラフェン / 半導体 / ナノエレクトロニクス / スピントロニクス / 量子ドット (他11件)
【概要】グラフェン及びグラフェン派生物質に付随する物理現象は,現在の物性物理で最も注目を集めている物の一つである.特に,グラフェンを一次元状に切り出したグラフェン・ナノリボンに関しては多くの研究がなされている.同様に重要な物質として,グラフェン・ナノディスクがある.これは閉じた境界を持つグラフェン派生物である.このナノディスクという新しい物理系の豊かな電磁的性質を明らかにし,バンド構造などの基礎的物性から...
【数物系科学】物理学：ナノ光学 ／量子ドットを含む研究件
❏チップ増強効果を用いた半導体量子ドット中の励起子分極のコヒーレント制御(22340077)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】南 不二雄 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (30200083)
【キーワード】光物性 / ナノ光学 / 表面プラズモン / フェムト秒パルス / 量子ドット (他9件)
【概要】増強度が104に達するチップ増強観測装置を組み上げ、いろいろな半導体超構造の発光過程を調べた。また、Geナノワイヤーのチップ増強ラマン散乱測定を行い、単一Geナノワイヤーにおけるフォノンの閉じ込め効果の空間分布、および、結晶化GeとアモルファスGeの濃度比の空間分布などを決定した。GaAs量子ドットにおいてコヒーレント制御の実験を行った。励起子のパワーブロードニング過程がコヒーレント制御できること...
❏ナノ光学による半導体単一量子ドット中の非線形光学過程の研究(19340079)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2007 - 2008
【研究代表者】南 不二雄 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (30200083)
【キーワード】ナノ光学 / 半導体 / 量子ドット / 過渡現象 / 顕微分光 (他7件)
【概要】光照射された金属探針先端に誘起される表面プラズモンが生成する局在増強場を利用することにより、探針直下のナノメートルサイズの空間領域の物質のみを強く光励起することができる新しいナノ分光法である探針増強ナノ光学分光装置を作成するために、既存のSPMコントローラーを用いて金属探針を液体ヘリウム温度で任意の場所に移動させるシステムを作製した。空間分解能が数10nmの液体ヘリウム温度で動作するナノ分光装置が...
【数物系科学】物理学：電流揺らぎ ／量子ドットを含む研究件
❏非平衡電子相関による電流揺らぎの解明とその解析手法の開発(16K17723)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
【キーワード】近藤効果 / 量子ドット / 非局所相関 / 量子輸送 / 量子相関 (他14件)
【概要】半導体ナノスケール素子によって組み上げられた人工量子系中で観測される、量子多体効果の性質を電流ゆらぎを用いて明らかにした。特に制御された素子の持つ対称性の効果と、多体効果によって形成された量子もつれ状態の特性を明らかにした。具体的にはカーボンナノチューブ量子ドットの近藤効果を磁場やゲート電圧、電極の接合を変化させることにより非線形電流や電流ゆらぎに現れる、フェルミ流体特性を超えた補正項の性質を実験...
❏量子ドットの非平衡近藤効果による電流揺らぎの研究(25800174)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
【キーワード】量子ドット / 多体効果 / 電流揺らぎ / 近藤効果 / ショットノイズ (他9件)
【概要】量子ドット中で形成される典型的な量子多体効果である近藤効果の非平衡状態と、それに起因した電流揺らぎの特性を詳しく明らかにした。実験グループと協力しカーボンナノチューブ量子ドット中の近藤効果によるショットノイズと有効電荷状態の高精度の観測に成功した。また、高バイアス電圧、高温極限での厳密解を導出し、高エネルギー状態での相関効果について明らかにした。さらに、低バイアス電圧の非平衡電流中に形成された準粒...
【数物系科学】物理学：局所フェルミ流体 ／量子ドットを含む研究件
❏メゾスコピック複合系を利用した多体効果による量子状態の制御と観測の理論研究(21K03415)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
【キーワード】量子多体効果 / 局所フェルミ流体 / 量子ドット / 近藤効果 / 輸送現象 (他10件)
【概要】極低温で量子多体効果の起こっているカーボンナノチューブで作成された量子ドットの電流特性を、実験グループと協力し明らかにした。特に量子ドットに局所フェルミ流体状態が形成されるときの、電流のバイアス電圧に対する非線形特性も注目した。その結果、磁場やドット準位の変動に対する応答中に、既存の局所フェルミ流体論を超えた、フェルミ流体補正効果の実験観測において初めて成功した。フェルミ流体補正項は３体相関の寄与...
❏量子ドットの非平衡近藤効果による電流揺らぎの研究(25800174)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
【キーワード】量子ドット / 多体効果 / 電流揺らぎ / 近藤効果 / ショットノイズ (他9件)
【概要】量子ドット中で形成される典型的な量子多体効果である近藤効果の非平衡状態と、それに起因した電流揺らぎの特性を詳しく明らかにした。実験グループと協力しカーボンナノチューブ量子ドット中の近藤効果によるショットノイズと有効電荷状態の高精度の観測に成功した。また、高バイアス電圧、高温極限での厳密解を導出し、高エネルギー状態での相関効果について明らかにした。さらに、低バイアス電圧の非平衡電流中に形成された準粒...
【数物系科学】物理学：ラビ振動 ／量子ドットを含む研究件
❏固体中の光学過程による量子計算の可能性(15634011)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2003
【研究代表者】迫田 和彰 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノマテリアル研究所, 主席研究員 (90250513)
【キーワード】量子計算 / 量子もつれ / フォトン / 量子暗号通信 / 量子通信中継機 (他8件)
【概要】電子や光子,あるいはスピン等の量子もつれを利用する量子計算は,従来の古典的フォン・ノイマン型計算機を凌駕する演算速度が予想され,未来技術として大きな期待が寄せられている。量子計算の実現には種々の方式が提案されていて,現時点でそれらの優劣を判定することは難しい。しかし,モードロックレーザーによる超短光パルスの発生や,複数の波長のレーザー光を用いたラマン過程による複合的な電子系の制御,あるいは,フォト...
❏半導体量子ドット中の励起子ラビ振動とその制御(15340093)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2003 - 2004
【研究代表者】南 不二雄 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (30200083)
【キーワード】フォトンエコー / ラビ振動 / 量子ドット / 励起子 / GaAs (他7件)
【概要】GaAs(11nm)/AlGaAs量子井戸の界面揺動によって作られたアイランド構造をGaAs量子ドットとして使用し、フォトンエコー法を用いて、この系の励起子位相緩和過程および励起子系のラビ振動の可能性を調べた。その結果、励起子系の位相は減衰時間〜1nsで非常にゆっくりと減衰していることが判明した。通常の量子井戸の励起子の位相緩和時間は1ps程度であるのでそれから比べると量子ドット内の励起子の位相緩...
【数物系科学】物理学：正孔 ／量子ドットを含む研究件
❏シリコン量子ドット中のスピン状態に関する高速読み出し技術の開発と物理の解明(16F16806)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2016-11-07 - 2019-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子ドット / 量子デバイス / スピン / 量子情報 / シリコン (他7件)
【概要】本研究の目的は、スピン状態を高速に読み出す技術を開発し、シリコン量子ドット中のスピンコヒーレンスの物理を解明することにある。本研究により、スピン軌道相互作用の大きさを定量的に評価し、さらに電場や磁場に対するスピン軌道相互作用の大きさやスピン緩和時間の依存性を得ることを目指している。 具体的には、MOS構造を利用したpチャネルの量子ドットを作製し、高速読み出しに使用する単正孔トランジスタを量子ドット...
❏量子スピン情報素子に向けた新構造シリコン量子ドットの開発(26709023)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子デバイス / スピンデバイス / 量子情報 / 量子ドット / スピン (他8件)
【概要】本研究の目的は、新構造のシリコン量子ドットを開発し、スピンを情報の担い手として用いる量子計算の物理の解明、ハードウェアのための基本技術の実現を行うことにあった。将来的に既存シリコンテクノロジーと量子計算機の融合を目指すものであった。物理としては、シリコン量子ドット構造に特有のスピン緩和要因、バレーやスピンの関与する電子輸送特性を明らかにした。技術としては、Si基板やSi/SiGeヘテロ基板を利用し...
【数物系科学】物理学：アハラノフ・ボーム効果 ／量子ドットを含む研究件
❏量子ドット集合系を用いた高感度テラヘルツ光検出器(20K03807)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (00221812)
【キーワード】量子ドット / クーロンブロッケード / 光電流 / テラヘルツ波 / ディッケ効果 (他6件)
【概要】本研究課題の目的は、量子ドット集合系にテラヘルツ（THz）光を当てたときの光電流（photocurrent）の物理を理論的に研究し、高感度THz光検出器への応用を提案することである。当該年度は、その準備として、単一量子ドットにおける光電流の定式化、電子フォノン相互作用に起因するFranck-Condon効果の光電流への影響の考察、および並列２重量子ドット系における輸送特性の研究を行った。 単一量子...
❏量子ドット複合系における近藤効果とスピン制御の基礎(19540345)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (00221812)
【キーワード】メゾスコピック系・局在 / 量子ドット / 近藤効果 / スピン軌道相互作用 / スポン軌道相互作用 (他15件)
【概要】半導体の微細加工で作製されるナノサイズの箱、量子ドット、はしばしば人工原子と呼ばれる。人工原子のスピンが1/2のとき、金属中の磁性不純物と同様の近藤効果が観測される。人工原子を微小なリングに埋め込んだ系、量子ドットを2つ並べた人工分子、強いスピン軌道相互作用がはたらく人工原子、等での近藤効果を理論的に研究し、この多体問題の新しい物理学を開拓した。人工原子などの半導体ナノ構造におけるスピンの制御は量...
❏固体中の量子コヒーレンスに関する実験的研究(13304029)
【研究テーマ】固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】勝本 信吾 東京大学, 物性研究所, 教授 (10185829)
【キーワード】量子ドット / 量子デコヒーレンス / スピン反転 / 近藤効果 / Fano効果 (他16件)
【概要】量子ドットと量子リングを組み合わせた系において,位相シフトと干渉効果の組み合わせによって生じるFano効果を,初めて観測した.実験観測によって,Fanoパラメタの性質など,量子コヒーレンスに関る新しい知見を得ることができた.更に,これを用いて量子コヒーレンスに起因する様々な問題に取り組み,位相の静電制御を観測し,量子位相の温度による拡散について,新しい理論的扱いを見出した.特に,量子ドットのコヒー...
【数物系科学】物理学：ショットノイズ ／量子ドットを含む研究件
❏量子ドットの非平衡近藤効果による電流揺らぎの研究(25800174)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
【キーワード】量子ドット / 多体効果 / 電流揺らぎ / 近藤効果 / ショットノイズ (他9件)
【概要】量子ドット中で形成される典型的な量子多体効果である近藤効果の非平衡状態と、それに起因した電流揺らぎの特性を詳しく明らかにした。実験グループと協力しカーボンナノチューブ量子ドット中の近藤効果によるショットノイズと有効電荷状態の高精度の観測に成功した。また、高バイアス電圧、高温極限での厳密解を導出し、高エネルギー状態での相関効果について明らかにした。さらに、低バイアス電圧の非平衡電流中に形成された準粒...
❏量子ドット・ナノ物質系における強相関電子による量子輸送の理論的研究(23540375)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2011 - 2013
【研究代表者】小栗 章 大阪市立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10204166)
【キーワード】近藤効果 / 強相関電子系 / 量子ドット / 非平衡電流 / ショットノイズ (他15件)
【概要】量子輸送現象における電子相関の効果を解析的な方法，および計算機を用いた数値的方法の両方を駆使し詳細に調べた．従来とは異なるスケーリング法により軌道縮退の大きな極限からRPAを系統的に超える摂動展開方法の確立、および相互作用する不純物Anderson模型の非平衡Green関数の高バイアス極限における厳密解の発見など，解析的な方向から重要な成果が得られた．さらに，Hund結合がある場合における非平衡電...
【数物系科学】物理学：量子輸送 ／量子ドットを含む研究件
❏メゾスコピック複合系を利用した多体効果による量子状態の制御と観測の理論研究(21K03415)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
【キーワード】量子多体効果 / 局所フェルミ流体 / 量子ドット / 近藤効果 / 輸送現象 (他10件)
【概要】極低温で量子多体効果の起こっているカーボンナノチューブで作成された量子ドットの電流特性を、実験グループと協力し明らかにした。特に量子ドットに局所フェルミ流体状態が形成されるときの、電流のバイアス電圧に対する非線形特性も注目した。その結果、磁場やドット準位の変動に対する応答中に、既存の局所フェルミ流体論を超えた、フェルミ流体補正効果の実験観測において初めて成功した。フェルミ流体補正項は３体相関の寄与...
❏非平衡電子相関による電流揺らぎの解明とその解析手法の開発(16K17723)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
【キーワード】近藤効果 / 量子ドット / 非局所相関 / 量子輸送 / 量子相関 (他14件)
【概要】半導体ナノスケール素子によって組み上げられた人工量子系中で観測される、量子多体効果の性質を電流ゆらぎを用いて明らかにした。特に制御された素子の持つ対称性の効果と、多体効果によって形成された量子もつれ状態の特性を明らかにした。具体的にはカーボンナノチューブ量子ドットの近藤効果を磁場やゲート電圧、電極の接合を変化させることにより非線形電流や電流ゆらぎに現れる、フェルミ流体特性を超えた補正項の性質を実験...
❏開放量子系における量子干渉と相互作用の協力現象:多電子散乱状態による解析(26400409)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】西野 晃徳 神奈川大学, 工学部, 准教授 (00466848)
【キーワード】量子ドット / 量子輸送 / 量子干渉 / 開放量子系 / 散乱状態 (他8件)
【概要】多電子散乱状態の構成を通じて，開放量子系における量子干渉と相互作用の協力現象を研究しました．まず左右非対称な相互作用共鳴準位模型に対して，ランダウアー公式の拡張を通じて，電圧下での平均電流と平均ドット占有率を相互作用の１次で得ました．結果として，高バイアスでの電流の抑制と，非対称性による抑制電流の回復を示しました．次にドット間相互作用を持つ開放型二重量子ドットに対して，散乱状態の厳密解を構成しまし...
【数物系科学】物理学：フェルミ流体 ／量子ドットを含む研究件
❏非平衡電子相関による電流揺らぎの解明とその解析手法の開発(16K17723)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
【キーワード】近藤効果 / 量子ドット / 非局所相関 / 量子輸送 / 量子相関 (他14件)
【概要】半導体ナノスケール素子によって組み上げられた人工量子系中で観測される、量子多体効果の性質を電流ゆらぎを用いて明らかにした。特に制御された素子の持つ対称性の効果と、多体効果によって形成された量子もつれ状態の特性を明らかにした。具体的にはカーボンナノチューブ量子ドットの近藤効果を磁場やゲート電圧、電極の接合を変化させることにより非線形電流や電流ゆらぎに現れる、フェルミ流体特性を超えた補正項の性質を実験...
❏メゾ・ナノスケール物質系の量子干渉と電子相関の競合に関する理論的研究(26400319)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】小栗 章 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (10204166)
【キーワード】物性理論 / 量子ドット / 近藤効果 / フェルミ流体 / 電子相関 (他10件)
【概要】量子ドットおよび金属中の磁性不純物の低エネルギー量子状態を統一的に説明するFermi流体論の微視的な拡張を行い，電子-正孔対称性のない場合における有限温度，バイアス電圧による補正項が局在電子の2体および3体感受率で決定されることを厳密に示した．我々の場の理論的な定式化は，近藤効果および強相関電子系の研究に広く応用できる．また，カーボンナノチューブなどの多数の局在軌道を持つ量子ドット系の非平衡電流お...
【数物系科学】物理学：スピンホール効果 ／量子ドットを含む研究件
❏多端子量子ドット系の理論研究：制御可能なスピンホール効果の提案(22540333)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (00221812)
【キーワード】メゾスコピック系 / 量子ドット / スピンエレクトロニクス / スピン軌道相互作用 / 近藤効果 (他9件)
【概要】半導体量子ドットに３本以上のリードを接続した多端子系の示す物理現象を理論的に研究した。(1) スピン軌道相互作用がはたらく量子ドット多端子系では、スピンホール効果によってスピン分極電流が得られること、その分極率はゲート電圧によって電気的に制御可能であることを示した。(2) 微小なリングに埋め込まれた量子ドットの近藤効果を解析し、近藤効果のリングサイズ依存性、輸送特性における非弾性過程、多端子系で検...
❏量子デバイスを用いたスピンホール効果の研究(21340078)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2009 - 2011
【研究代表者】勝本 信吾 東京大学, 物性研究所, 教授 (10185829)
【キーワード】スピン軌道相互作用 / スピン流 / アンドレーフ反射 / スピンホール効果 / 量子ドット (他9件)
【概要】スピン軌道相互作用により量子ポイントコンタクトが非磁性半導体中でスピンフィルターとして動作することを検証した.常伝導体を超伝導体で挟んだ構造に生じるアンドレーフ束縛状態において,横電流によって生じたスピンホール効果によって異常伝導度が大きく抑えられる効果を見出した. ...
【数物系科学】物理学：メゾスコピック系・局在 ／量子ドットを含む研究件
❏量子ドット系における非平衡多体状態の数値計算手法開発(24540316)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系・局在 / 近藤効果 / 量子コヒーレンス / 非平衡統計力学 / スピントロニクス (他11件)
【概要】不純物アンダーソン模型で記述される単一の量子ドットで、時間に依存する外場の影響およびバーテックス補正の効果を議論した。この計算は相互作用のある系の光支援輸送を理解するときの理論的な出発点を与えるとともに、高次の保存近似の出発点となる。そのほか、単一電子生成および単一光子生成における位相緩和の効果、局所的な二準位系を介した熱輸送、金属中のスピン拡散長とスピン局在長の関係などについても、理論的な考察を...
❏単一光子―単一電子スピン結合系における量子状態転写の研究(21244046)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2009-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】大岩 顕 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (10321902)
【キーワード】半導体 / 量子ドット / 量子情報技術 / 光子－スピン量子インターフェース / 回路量子電気力学 (他7件)
【概要】本研究課題では、量子ネットワークの構築や長距離通信を可能にする量子中継器の実現に向け、単一光子と量子ドット中の単一電子スピン間の量子転写に取り組んだ。まず理論提案に従って設計した量子井戸基板を使い量子ドットを作製してｇ因子を評価し、量子状態転写の条件を満たす量子ドットが実現できたことを明らかにした。このドットにおいて二重量子ドットの共鳴ドット間遷移を使った光生成単一電子検出を達成し、単一光子検出の...
❏量子ドット複合系における近藤効果とスピン制御の基礎(19540345)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (00221812)
【キーワード】メゾスコピック系・局在 / 量子ドット / 近藤効果 / スピン軌道相互作用 / スポン軌道相互作用 (他15件)
【概要】半導体の微細加工で作製されるナノサイズの箱、量子ドット、はしばしば人工原子と呼ばれる。人工原子のスピンが1/2のとき、金属中の磁性不純物と同様の近藤効果が観測される。人工原子を微小なリングに埋め込んだ系、量子ドットを2つ並べた人工分子、強いスピン軌道相互作用がはたらく人工原子、等での近藤効果を理論的に研究し、この多体問題の新しい物理学を開拓した。人工原子などの半導体ナノ構造におけるスピンの制御は量...
【数物系科学】物理学：電流ゆらぎ ／量子ドットを含む研究件
❏メゾ・ナノスケール物質系の量子干渉と電子相関の競合に関する理論的研究(26400319)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】小栗 章 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (10204166)
【キーワード】物性理論 / 量子ドット / 近藤効果 / フェルミ流体 / 電子相関 (他10件)
【概要】量子ドットおよび金属中の磁性不純物の低エネルギー量子状態を統一的に説明するFermi流体論の微視的な拡張を行い，電子-正孔対称性のない場合における有限温度，バイアス電圧による補正項が局在電子の2体および3体感受率で決定されることを厳密に示した．我々の場の理論的な定式化は，近藤効果および強相関電子系の研究に広く応用できる．また，カーボンナノチューブなどの多数の局在軌道を持つ量子ドット系の非平衡電流お...
❏量子ドット集合系の非平衡伝導特性における多体効果(08740298)
【研究テーマ】固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】1996
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 助手 (00221812)
【キーワード】量子ドット / クローン・ブロッケード / クローン振動 / 電荷ソリトン / 電流ゆらぎ (他6件)
【概要】複数の量子ドットを並べた系では電荷間に長距離の相互作用が働き、それに起因する新しい物理現象に興味が持たれている。本研究ではドットの1次元集合系に着目し、電流とその揺らぎを計算することで、長距離相関の非平衡伝導特性への影響を理論的に解明した。 モデルとしてドットを直列に並べ、それに定電圧バイアスとゲート電圧を付けた系を考える。計算方法は、マスター方程式を数値的に解く、モンテカルロ・シミュレーションの...
【数物系科学】物理学：多体効果 ／量子ドットを含む研究件
❏メゾスコピック複合系を利用した多体効果による量子状態の制御と観測の理論研究(21K03415)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
【キーワード】量子多体効果 / 局所フェルミ流体 / 量子ドット / 近藤効果 / 輸送現象 (他10件)
【概要】極低温で量子多体効果の起こっているカーボンナノチューブで作成された量子ドットの電流特性を、実験グループと協力し明らかにした。特に量子ドットに局所フェルミ流体状態が形成されるときの、電流のバイアス電圧に対する非線形特性も注目した。その結果、磁場やドット準位の変動に対する応答中に、既存の局所フェルミ流体論を超えた、フェルミ流体補正効果の実験観測において初めて成功した。フェルミ流体補正項は３体相関の寄与...
❏量子ドットの非平衡近藤効果による電流揺らぎの研究(25800174)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
【キーワード】量子ドット / 多体効果 / 電流揺らぎ / 近藤効果 / ショットノイズ (他9件)
【概要】量子ドット中で形成される典型的な量子多体効果である近藤効果の非平衡状態と、それに起因した電流揺らぎの特性を詳しく明らかにした。実験グループと協力しカーボンナノチューブ量子ドット中の近藤効果によるショットノイズと有効電荷状態の高精度の観測に成功した。また、高バイアス電圧、高温極限での厳密解を導出し、高エネルギー状態での相関効果について明らかにした。さらに、低バイアス電圧の非平衡電流中に形成された準粒...
❏量子ドットの量子準位統計における多体効果(09740294)
【研究テーマ】固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】1997 - 1998
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (00221812)
【キーワード】メゾスコピック系 / 量子ドット / クーロン振動 / 多体効果 / 電子相関 (他8件)
【概要】本研究では、半導体量子ドット中の離散準位と多体効果の競合の問題に理論的に取り組んでいる。今年度は、(1)ドット中の少数電子系の多体状態、特に高磁場下での強い電子相関の電子状態と電気伝導特性への影響、(2)ランダム系での準位統計に対する相関効果、の考察を行った。 最近のクーロン振動の実験を説明するため、2次元調和振動子型のポテンシャル中の少数電子系に対し、電子間相互作用を厳密対角化の方法で取り入れて...
【数物系科学】物理学：光物性 ／量子ドットを含む研究件
❏場の理論を用いた高速駆動外場下の非平衡量子輸送の研究(15K05124)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系 / 非平衡統計力学 / スピントロニクス / 量子輸送理論 / 物性理論 (他8件)
【概要】ナノスケール素子の高速駆動に関する理論研究を行い、以下のような成果を得た: (1)強い周期外場のもとでの電流ゆらぎの理論を構築し、量子ドット内のクーロン相互作用の影響を議論した。(2)強磁性絶縁体と金属の界面で、スピンゼーベック効果およびスピンポンピング現象で生成されるスピン流について、その揺らぎの微視的理論を構築した。(3)リードと量子ドットからなる系で、リードの温度・化学ポテンシャルを周期的に...
❏チップ増強効果を用いた半導体量子ドット中の励起子分極のコヒーレント制御(22340077)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】南 不二雄 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (30200083)
【キーワード】光物性 / ナノ光学 / 表面プラズモン / フェムト秒パルス / 量子ドット (他9件)
【概要】増強度が104に達するチップ増強観測装置を組み上げ、いろいろな半導体超構造の発光過程を調べた。また、Geナノワイヤーのチップ増強ラマン散乱測定を行い、単一Geナノワイヤーにおけるフォノンの閉じ込め効果の空間分布、および、結晶化GeとアモルファスGeの濃度比の空間分布などを決定した。GaAs量子ドットにおいてコヒーレント制御の実験を行った。励起子のパワーブロードニング過程がコヒーレント制御できること...
❏円偏光光源のための高偏極長寿命スピン緩和量子ドット(22360032)
【研究テーマ】応用光学・量子光工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】竹内 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80298140)
【キーワード】光制御 / スピントロニクス / 量子ドット / 円偏光 / フォトルミネッセンス (他12件)
【概要】本研究は、1.3 ミクロン帯または可視光域で円偏光光源に応用可能な半導体の探索を目的とした。波長1 ミクロンより長波側の発光では、InAs コラムナー量子ドットが、波長1.06 ミクロンで3.42 ns の長いスピン緩和を示すことを明らかにし、また、InAs 高均一量子ドットが、面内異方性により基底準位から第二励起準位までいずれも安定な楕円偏光を示すことを初めて明らかにした。可視光域では、Ge 基...
【数物系科学】物理学：ジョセフソン接合 ／量子ドットを含む研究件
❏多端子量子ドット系の理論研究：制御可能なスピンホール効果の提案(22540333)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (00221812)
【キーワード】メゾスコピック系 / 量子ドット / スピンエレクトロニクス / スピン軌道相互作用 / 近藤効果 (他9件)
【概要】半導体量子ドットに３本以上のリードを接続した多端子系の示す物理現象を理論的に研究した。(1) スピン軌道相互作用がはたらく量子ドット多端子系では、スピンホール効果によってスピン分極電流が得られること、その分極率はゲート電圧によって電気的に制御可能であることを示した。(2) 微小なリングに埋め込まれた量子ドットの近藤効果を解析し、近藤効果のリングサイズ依存性、輸送特性における非弾性過程、多端子系で検...
❏量子コヒーレンス制御とその量子情報分野への応用(18740250)
【研究テーマ】原子・分子・量子エレクトロニクス・プラズマ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2006 - 2008
【研究代表者】湯浅 一哉 産総研, 研究員 (90339721)
【キーワード】量子コヒーレンス / エンタングルメント / マスター方程式 / 量子コンピュータ / 量子ドット (他7件)
【概要】本研究課題の目的は,量子情報分野への寄与を念頭に,量子コヒーレンスの理解とその制御に関する新たな手法の確立にある.本年度は以下の研究成果を得て,学術誌や国際・国内学会で発表した. 1)量子コヒーレンスの緩和過程を記述するマスター方程式の導出には,通常,対象系と環境系との間に相関のない特殊な初期状態が仮定される.我々は,この仮定を課さない導出法を提示した.この議論は,射影演算子法の再吟味を促すととも...
【数物系科学】物理学：近藤効果 ／量子ドットを含む研究件
❏メゾスコピック複合系を利用した多体効果による量子状態の制御と観測の理論研究(21K03415)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
【キーワード】量子多体効果 / 局所フェルミ流体 / 量子ドット / 近藤効果 / 輸送現象 (他10件)
【概要】極低温で量子多体効果の起こっているカーボンナノチューブで作成された量子ドットの電流特性を、実験グループと協力し明らかにした。特に量子ドットに局所フェルミ流体状態が形成されるときの、電流のバイアス電圧に対する非線形特性も注目した。その結果、磁場やドット準位の変動に対する応答中に、既存の局所フェルミ流体論を超えた、フェルミ流体補正効果の実験観測において初めて成功した。フェルミ流体補正項は３体相関の寄与...
❏非平衡電子相関による電流揺らぎの解明とその解析手法の開発(16K17723)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
【キーワード】近藤効果 / 量子ドット / 非局所相関 / 量子輸送 / 量子相関 (他14件)
【概要】半導体ナノスケール素子によって組み上げられた人工量子系中で観測される、量子多体効果の性質を電流ゆらぎを用いて明らかにした。特に制御された素子の持つ対称性の効果と、多体効果によって形成された量子もつれ状態の特性を明らかにした。具体的にはカーボンナノチューブ量子ドットの近藤効果を磁場やゲート電圧、電極の接合を変化させることにより非線形電流や電流ゆらぎに現れる、フェルミ流体特性を超えた補正項の性質を実験...
❏メゾ・ナノスケール物質系の量子干渉と電子相関の競合に関する理論的研究(26400319)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】小栗 章 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (10204166)
【キーワード】物性理論 / 量子ドット / 近藤効果 / フェルミ流体 / 電子相関 (他10件)
【概要】量子ドットおよび金属中の磁性不純物の低エネルギー量子状態を統一的に説明するFermi流体論の微視的な拡張を行い，電子-正孔対称性のない場合における有限温度，バイアス電圧による補正項が局在電子の2体および3体感受率で決定されることを厳密に示した．我々の場の理論的な定式化は，近藤効果および強相関電子系の研究に広く応用できる．また，カーボンナノチューブなどの多数の局在軌道を持つ量子ドット系の非平衡電流お...
【数物系科学】物理学：シュタルク効果 ／量子ドットを含む研究件
❏積層型InGaN量子ドットレーザの発振特性の原子レベルからの理論解析(12650004)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2000 - 2001
【研究代表者】斎藤 敏夫 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 助手 (90170513)
【キーワード】GaN / InGaN / 量子ドット / 電子構造 / 強結合法 (他8件)
【概要】初年度は、GaN障壁中の六角柱型のIn_<0.2>Ga_<0.8>N量子ドットの電子構造を、ピエゾ分極電界を考慮したsp^3強結合法を用いて計算し、量子閉じ込めシュタルク効果による遷移エネルギーの低下と、電子と正孔の空間分離の様子を理論的に求めた。次年度は、六角ピラミッド型のIn_<0.2>Ga_<0.8>N量子ドット中に電子-正孔対が存在する場合の...
❏ナノ構造内の電子遷移の新制御法と近赤外・中赤外域光変調機能デバイスの開発(11555091)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1999 - 2001
【研究代表者】榊 裕之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90013226)
【キーワード】ナノ構造 / 量子ドット / 量子細線 / 量子井戸薄膜 / 量子準位 (他20件)
【概要】10nm級の量子(井戸)薄膜・量子細線・量子ドットなど半導体ナノ構造において、その内部に形成される一連のエネルギー準位やサブバンドの関与する電子の光学遷移や散乱過程を制御する手法を探索するとともに、光変調デバイスへの応用可能性を探る研究を進め、以下に示す知見を得た。 まず、量子ドットに関しては、(1a)積層ドットに電界を加えた時の光吸収スペクトルの解析を進め、禁制遷移の寄与や吸収線の幅や高さを制御...
【数物系科学】物理学：量子コヒーレンス ／量子ドットを含む研究件
❏量子ドット系における非平衡多体状態の数値計算手法開発(24540316)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系・局在 / 近藤効果 / 量子コヒーレンス / 非平衡統計力学 / スピントロニクス (他11件)
【概要】不純物アンダーソン模型で記述される単一の量子ドットで、時間に依存する外場の影響およびバーテックス補正の効果を議論した。この計算は相互作用のある系の光支援輸送を理解するときの理論的な出発点を与えるとともに、高次の保存近似の出発点となる。そのほか、単一電子生成および単一光子生成における位相緩和の効果、局所的な二準位系を介した熱輸送、金属中のスピン拡散長とスピン局在長の関係などについても、理論的な考察を...
❏量子コヒーレンス制御とその量子情報分野への応用(18740250)
【研究テーマ】原子・分子・量子エレクトロニクス・プラズマ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2006 - 2008
【研究代表者】湯浅 一哉 産総研, 研究員 (90339721)
【キーワード】量子コヒーレンス / エンタングルメント / マスター方程式 / 量子コンピュータ / 量子ドット (他7件)
【概要】本研究課題の目的は,量子情報分野への寄与を念頭に,量子コヒーレンスの理解とその制御に関する新たな手法の確立にある.本年度は以下の研究成果を得て,学術誌や国際・国内学会で発表した. 1)量子コヒーレンスの緩和過程を記述するマスター方程式の導出には,通常,対象系と環境系との間に相関のない特殊な初期状態が仮定される.我々は,この仮定を課さない導出法を提示した.この議論は,射影演算子法の再吟味を促すととも...
❏固体中の量子コヒーレンスに関する実験的研究(13304029)
【研究テーマ】固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】勝本 信吾 東京大学, 物性研究所, 教授 (10185829)
【キーワード】量子ドット / 量子デコヒーレンス / スピン反転 / 近藤効果 / Fano効果 (他16件)
【概要】量子ドットと量子リングを組み合わせた系において,位相シフトと干渉効果の組み合わせによって生じるFano効果を,初めて観測した.実験観測によって,Fanoパラメタの性質など,量子コヒーレンスに関る新しい知見を得ることができた.更に,これを用いて量子コヒーレンスに起因する様々な問題に取り組み,位相の静電制御を観測し,量子位相の温度による拡散について,新しい理論的扱いを見出した.特に,量子ドットのコヒー...
【数物系科学】物理学：量子コンピュータ ／量子ドットを含む研究件
❏シリコン量子ドットを用いた電子スピン量子ビット開発(21710137)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2009 - 2010
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 量子ナノエレクトロニクス研究センター, 助教 (00466856)
【キーワード】量子ドット / シリコン量子ドット / 量子コンピュータ / 少数電子素子 / 半導体量子ドット (他8件)
【概要】シリコン量子ドット中の電子スピンを量子ビットとして用いる量子情報デバイスの物理の解明、ハードウェアのための基本技術の実現を目的として研究を行ってきた。素子作製においては、エッチング条件とトップゲートのゲート絶縁膜形成条件の最適化を行い、制御性に優れたシリコン2重量子ドットの作製に成功した。本素子を用いて極低温における測定を行い、電子スピン状態に依存するトンネル現象の観測に成功した。 ...
❏経路積分モンテカルロ法によるメゾスコピック素子の動的応答解析(21740220)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2009 - 2011
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】物性理論 / メゾスコピック系 / 量子ドット / 量子コンピュータ / 量子細線
【概要】量子ホール効果を利用して作成された一次元電子系と量子ドットを結合させた系の動的輸送特性を理論的に解析した。電子間相互作用が強くなると量子相転移現象が生じ、電子の量子コヒーレンスが完全に失われて、これまでの理論で記述できない動的応答が得られることを示した。また単一電子注入におけて電子間相互作用が量子コヒーレンスに及ぼす影響を評価した。近藤量子ドットの電流相関や非平衡版オンサーガー関係式についても研究...
❏量子コヒーレンス制御とその量子情報分野への応用(18740250)
【研究テーマ】原子・分子・量子エレクトロニクス・プラズマ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2006 - 2008
【研究代表者】湯浅 一哉 産総研, 研究員 (90339721)
【キーワード】量子コヒーレンス / エンタングルメント / マスター方程式 / 量子コンピュータ / 量子ドット (他7件)
【概要】本研究課題の目的は,量子情報分野への寄与を念頭に,量子コヒーレンスの理解とその制御に関する新たな手法の確立にある.本年度は以下の研究成果を得て,学術誌や国際・国内学会で発表した. 1)量子コヒーレンスの緩和過程を記述するマスター方程式の導出には,通常,対象系と環境系との間に相関のない特殊な初期状態が仮定される.我々は,この仮定を課さない導出法を提示した.この議論は,射影演算子法の再吟味を促すととも...
【数物系科学】物理学：量子ホール効果 ／量子ドットを含む研究件
❏半導体低次元電子系における核スピン偏極の電気的検出(24340065)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】町田 友樹 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (00376633)
【キーワード】半導体核スピン / 量子ホール効果 / 低次元電子系 / 物性実験 / 半導体物性 (他9件)
【概要】AlGaAs/GaAs二次元電子系ホールバー型素子を作製し、偶数量子ホール状態における動的核スピン偏極をpump&probe検出法により検出した。偶数ランダウ準位充填率の量子ホール状態においてはブレークダウンに伴う電流－電圧曲線のヒステリシスが観測されないため動的核スピン偏極が生じないと一般に理解されていたが、偶数量子ホール状態においても量子ホール効果ブレークダウンに起因する動的核スピン偏...
❏メゾスコピック系の伝導における相互作用と導線の効果(17340115)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2005 - 2008
【研究代表者】羽田野 直道 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70251402)
【キーワード】物性基礎論 / ナノ材料 / 量子ドット / 計算物理 / 共鳴状態 (他26件)
【概要】メゾスコピック系の電気伝導において、メゾスコピック系内の電子間相互作用や、メゾスコピック系に接続されている導線がどのような効果を及ぼすかを議論した。前者が多体の束縛状態を、後者が共鳴状態を生み出すことを明らかにした。 ...
【数物系科学】物理学：アンダーソン局在 ／量子ドットを含む研究件
❏複素ベクトルポテンシャルによる局在状態と共鳴状態の探査(12740239)
【研究テーマ】物性一般(含基礎論)
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】2000 - 2001
【研究代表者】羽田野 直道 青山学院大学, 理工学部, 助教授 (70251402)
【キーワード】アンダーソン局在 / 非エルミート量子力学 / Hatano-Nelson模型 / 複素ベクトルポテンシャル / 共鳴状態 (他9件)
【概要】本年度の科学研究費補助金による研究では大きな成果を上げられた.まとめるとアンダーソン局在の研究と共鳴状態の研究の2点になる.まず初めにアンダーソン局在の研究について述べる.筆者はNelsonと共に,1電子アンダーソン模型の局在長を,非エルミート化したアンダーソン模型の複素スペクトルから求めるという独創的な方法を提案していた.しかし,それに必要となる大規模非エルミート行列の対角化アルゴリズムが存在し...
❏メゾスコピック系における電子相関効果(05740241)
【研究テーマ】固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】1993
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 助手 (00221812)
【キーワード】メゾスコピック系 / 量子ドット / 電子相関 / ホッピング伝導 / ランダム系 (他7件)
【概要】当初の計画に従い、メゾスコピック系、特に微小な0次元系(量子ドット)での電子状態を、相関効果を量子力学的に扱って理論的に解明した。 (1)量子ドット集合系でのホッピング伝導の研究:電子の波動性と電子間相互作用を同時に取り入れるため、ランダムなサイト・エネルギーを持ったハバ-ド模型を考察し、数値計算を実行して電子状態を求めた。磁場のある場合にZeeman効果を考慮することで、正の磁気伝導度が生じるこ...
【数物系科学】物理学：量子輸送現象 ／量子ドットを含む研究件
❏量子ドット複合系における近藤効果とスピン制御の基礎(19540345)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (00221812)
【キーワード】メゾスコピック系・局在 / 量子ドット / 近藤効果 / スピン軌道相互作用 / スポン軌道相互作用 (他15件)
【概要】半導体の微細加工で作製されるナノサイズの箱、量子ドット、はしばしば人工原子と呼ばれる。人工原子のスピンが1/2のとき、金属中の磁性不純物と同様の近藤効果が観測される。人工原子を微小なリングに埋め込んだ系、量子ドットを2つ並べた人工分子、強いスピン軌道相互作用がはたらく人工原子、等での近藤効果を理論的に研究し、この多体問題の新しい物理学を開拓した。人工原子などの半導体ナノ構造におけるスピンの制御は量...
❏揺らぎを排した量子スケールMOSFETにおける物理現象の探究と集積化応用の研究(13450135)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】平本 俊郎 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20192718)
【キーワード】半導体 / シリコンMOSFET / 量子効果 / クーロンブロッケード / 単電子トランジスタ (他16件)
【概要】本研究の目的は、サイズ揺らぎを極力抑制したナノスケールMOSFETの物理現象の解明し、その物理現象の集積回路デバイスに積極的に応用することである。電子ビーム露光装置とエッチング技術により、10nm以下の極めて微細なナノデバイスを制御性良く作製する技術を確立した。この技術で作製したデバイスでは、室温のおいて明瞭に量子効果と単電子効果が現れる。量子効果は、電子の基底準位の上昇によるしきい値電圧の上昇と...
【数物系科学】物理学：物性理論 ／量子ドットを含む研究件
❏非平衡電子相関による電流揺らぎの解明とその解析手法の開発(16K17723)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
【キーワード】近藤効果 / 量子ドット / 非局所相関 / 量子輸送 / 量子相関 (他14件)
【概要】半導体ナノスケール素子によって組み上げられた人工量子系中で観測される、量子多体効果の性質を電流ゆらぎを用いて明らかにした。特に制御された素子の持つ対称性の効果と、多体効果によって形成された量子もつれ状態の特性を明らかにした。具体的にはカーボンナノチューブ量子ドットの近藤効果を磁場やゲート電圧、電極の接合を変化させることにより非線形電流や電流ゆらぎに現れる、フェルミ流体特性を超えた補正項の性質を実験...
❏場の理論を用いた高速駆動外場下の非平衡量子輸送の研究(15K05124)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系 / 非平衡統計力学 / スピントロニクス / 量子輸送理論 / 物性理論 (他8件)
【概要】ナノスケール素子の高速駆動に関する理論研究を行い、以下のような成果を得た: (1)強い周期外場のもとでの電流ゆらぎの理論を構築し、量子ドット内のクーロン相互作用の影響を議論した。(2)強磁性絶縁体と金属の界面で、スピンゼーベック効果およびスピンポンピング現象で生成されるスピン流について、その揺らぎの微視的理論を構築した。(3)リードと量子ドットからなる系で、リードの温度・化学ポテンシャルを周期的に...
❏メゾ・ナノスケール物質系の量子干渉と電子相関の競合に関する理論的研究(26400319)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】小栗 章 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (10204166)
【キーワード】物性理論 / 量子ドット / 近藤効果 / フェルミ流体 / 電子相関 (他10件)
【概要】量子ドットおよび金属中の磁性不純物の低エネルギー量子状態を統一的に説明するFermi流体論の微視的な拡張を行い，電子-正孔対称性のない場合における有限温度，バイアス電圧による補正項が局在電子の2体および3体感受率で決定されることを厳密に示した．我々の場の理論的な定式化は，近藤効果および強相関電子系の研究に広く応用できる．また，カーボンナノチューブなどの多数の局在軌道を持つ量子ドット系の非平衡電流お...
【数物系科学】物理学：準位統計 ／量子ドットを含む研究件
❏量子カオス系の量子輸送(13640391)
【研究テーマ】物性一般(含基礎論)
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】中村 勝弘 大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50140801)
【キーワード】コンダクタンス / 量子ドット / 周期軌道理論 / BEC / 巨視的波動 (他14件)
【概要】本研究のねらいは、周期軌道を用いた半古典論により、コンダクタンス=ピークの間の相関を考察することであった。具体的に、カオス系量子ドット(スタジアム型のナノビリアードなど)を対象にして、クーロンブロッケードのコンダクタンス=ピークに関する半古典論を展開した。 まず、コンダクタンス=ピークがフェルミの黄金則により、量子ドットとリード線の間のトンネル行列要素と関係していることに着目する。つぎに、半古典極...
❏量子ドットの量子準位統計における多体効果(09740294)
【研究テーマ】固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】1997 - 1998
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (00221812)
【キーワード】メゾスコピック系 / 量子ドット / クーロン振動 / 多体効果 / 電子相関 (他8件)
【概要】本研究では、半導体量子ドット中の離散準位と多体効果の競合の問題に理論的に取り組んでいる。今年度は、(1)ドット中の少数電子系の多体状態、特に高磁場下での強い電子相関の電子状態と電気伝導特性への影響、(2)ランダム系での準位統計に対する相関効果、の考察を行った。 最近のクーロン振動の実験を説明するため、2次元調和振動子型のポテンシャル中の少数電子系に対し、電子間相互作用を厳密対角化の方法で取り入れて...
【数物系科学】物理学：位相緩和 ／量子ドットを含む研究件
❏光通信波長帯でのもつれ合い光子対発生に向けた量子ドットの励起子微細構造制御の研究(19360013)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2007 - 2008
【研究代表者】佐久間 芳樹 独立行政法人物質・材料研究機構, 半導体材料センター, 主幹研究員 (60354346)
【キーワード】量子ドット / 励起子 / 単一光子 / 励起子微細構造 / 光通信波長帯 (他9件)
【概要】量子暗号など将来の量子情報通信の要素として重要な波長1.3~1.55μmの光通信波長帯でのもつれ合い光子対発生技術への展開を目指し、ダブルキャップ法によるInAs/InP系量子ドットの形成技術を開発するとともに、ドットの構造評価、および励起子微細構造、多励起子状態、励起子再結合寿命、位相緩和時間に関する観測と評価を行った。本研究によって多くの基礎データが取得でき、今後の技術開発に重要となる新たな知...
❏半導体量子ドット中の励起子ラビ振動とその制御(15340093)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2003 - 2004
【研究代表者】南 不二雄 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (30200083)
【キーワード】フォトンエコー / ラビ振動 / 量子ドット / 励起子 / GaAs (他7件)
【概要】GaAs(11nm)/AlGaAs量子井戸の界面揺動によって作られたアイランド構造をGaAs量子ドットとして使用し、フォトンエコー法を用いて、この系の励起子位相緩和過程および励起子系のラビ振動の可能性を調べた。その結果、励起子系の位相は減衰時間〜1nsで非常にゆっくりと減衰していることが判明した。通常の量子井戸の励起子の位相緩和時間は1ps程度であるのでそれから比べると量子ドット内の励起子の位相緩...
【数物系科学】物理学：厳密解 ／量子ドットを含む研究件
❏開放量子系における量子干渉と相互作用の協力現象:多電子散乱状態による解析(26400409)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】西野 晃徳 神奈川大学, 工学部, 准教授 (00466848)
【キーワード】量子ドット / 量子輸送 / 量子干渉 / 開放量子系 / 散乱状態 (他8件)
【概要】多電子散乱状態の構成を通じて，開放量子系における量子干渉と相互作用の協力現象を研究しました．まず左右非対称な相互作用共鳴準位模型に対して，ランダウアー公式の拡張を通じて，電圧下での平均電流と平均ドット占有率を相互作用の１次で得ました．結果として，高バイアスでの電流の抑制と，非対称性による抑制電流の回復を示しました．次にドット間相互作用を持つ開放型二重量子ドットに対して，散乱状態の厳密解を構成しまし...
❏量子的非平衡電気伝導を多体散乱問題として解く(22340110)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】羽田野 直道 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70251402)
【キーワード】量子ドット / 電子間相互作用 / 電流電圧特性 / ランダウアー公式 / 負の微分コンダクタンス (他12件)
【概要】量子ドットの電流電圧特性を測定する実験は広く行われています。しかし、それに対応する理論には決定的なものがありません。本研究では従来の手法と独立で相補的な手法を開発しました。我々の方法は、電子間相互作用のない場合に決定的な手法であるランダウアー公式を、相互作用がある場合に自然に拡張した理論になっています。 その手法を用いて、簡単な模型において厳密に電流電圧特性を求めたところ、電位差を増やすほど電流が...
【数物系科学】物理学：ホッピング伝導 ／量子ドットを含む研究件
❏量子ドット系での相関効果と伝導特性への影響(06740302)
【研究テーマ】固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】1994
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 助手 (00221812)
【キーワード】メゾスコピック系 / 量子ドット / 超微粒子 / 電子相関 / ホッピング伝導 (他7件)
【概要】半導体の微細加工技術で作られる0次元系(量子ドット)や超微粒子での電子相関効果の解明のため、今年度は次の3つの側面から理論研究を行った。 まず量子ドットの集合系での電気伝導特性において、電子間相互作用と干渉効果の両者が競合する効果を究明した。特にスピン軌道相互作用の働く場合、及びドット中の複数レベルの影響が重要な場合に対して計算を進め、電気伝導の磁場依存性を導出した。計算結果は銅微粒子フィルムでの...
❏メゾスコピック系における電子相関効果(05740241)
【研究テーマ】固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】1993
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 助手 (00221812)
【キーワード】メゾスコピック系 / 量子ドット / 電子相関 / ホッピング伝導 / ランダム系 (他7件)
【概要】当初の計画に従い、メゾスコピック系、特に微小な0次元系(量子ドット)での電子状態を、相関効果を量子力学的に扱って理論的に解明した。 (1)量子ドット集合系でのホッピング伝導の研究:電子の波動性と電子間相互作用を同時に取り入れるため、ランダムなサイト・エネルギーを持ったハバ-ド模型を考察し、数値計算を実行して電子状態を求めた。磁場のある場合にZeeman効果を考慮することで、正の磁気伝導度が生じるこ...
【数物系科学】物理学：低温物性 ／量子ドットを含む研究件
❏半導体低次元電子系における核スピン偏極の電気的検出(24340065)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】町田 友樹 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (00376633)
【キーワード】半導体核スピン / 量子ホール効果 / 低次元電子系 / 物性実験 / 半導体物性 (他9件)
【概要】AlGaAs/GaAs二次元電子系ホールバー型素子を作製し、偶数量子ホール状態における動的核スピン偏極をpump&probe検出法により検出した。偶数ランダウ準位充填率の量子ホール状態においてはブレークダウンに伴う電流－電圧曲線のヒステリシスが観測されないため動的核スピン偏極が生じないと一般に理解されていたが、偶数量子ホール状態においても量子ホール効果ブレークダウンに起因する動的核スピン偏...
❏表面弾性波による半導体量子構造の電子状態の観測と制御(19204033)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】藤澤 利正 東京工業大学, 極低温物性研究センター, 教授 (20212186)
【キーワード】物性実験 / 半導体物性 / メゾスコピック系 / 量子ドット / 低温物性
【概要】本研究は、半導体量子構造における電子状態と表面弾性波(SAW)フォノンとの相互作用を研究し、電子状態を観測するスペクトロスコピー技術の確立や、電子格子相互作用の人為的制御を目指すものである。SAWのみならず、量子ホール領域で試料端を伝搬するエッジマグネトプラズモン(EMP)や、印加した高周波電界など様々な時間依存ポテンシャルによる効果を視野に入れ、二次元量子ホール系と零次元量子ドット系という代表的...
【数物系科学】物理学：非エルミート量子力学 ／量子ドットを含む研究件
❏メゾスコピック系の伝導における相互作用と導線の効果(17340115)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2005 - 2008
【研究代表者】羽田野 直道 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70251402)
【キーワード】物性基礎論 / ナノ材料 / 量子ドット / 計算物理 / 共鳴状態 (他26件)
【概要】メゾスコピック系の電気伝導において、メゾスコピック系内の電子間相互作用や、メゾスコピック系に接続されている導線がどのような効果を及ぼすかを議論した。前者が多体の束縛状態を、後者が共鳴状態を生み出すことを明らかにした。 ...
❏複素ベクトルポテンシャルによる局在状態と共鳴状態の探査(12740239)
【研究テーマ】物性一般(含基礎論)
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】2000 - 2001
【研究代表者】羽田野 直道 青山学院大学, 理工学部, 助教授 (70251402)
【キーワード】アンダーソン局在 / 非エルミート量子力学 / Hatano-Nelson模型 / 複素ベクトルポテンシャル / 共鳴状態 (他9件)
【概要】本年度の科学研究費補助金による研究では大きな成果を上げられた.まとめるとアンダーソン局在の研究と共鳴状態の研究の2点になる.まず初めにアンダーソン局在の研究について述べる.筆者はNelsonと共に,1電子アンダーソン模型の局在長を,非エルミート化したアンダーソン模型の複素スペクトルから求めるという独創的な方法を提案していた.しかし,それに必要となる大規模非エルミート行列の対角化アルゴリズムが存在し...
【数物系科学】物理学：電子相関 ／量子ドットを含む研究件
❏メゾ・ナノスケール物質系の量子干渉と電子相関の競合に関する理論的研究(26400319)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】小栗 章 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (10204166)
【キーワード】物性理論 / 量子ドット / 近藤効果 / フェルミ流体 / 電子相関 (他10件)
【概要】量子ドットおよび金属中の磁性不純物の低エネルギー量子状態を統一的に説明するFermi流体論の微視的な拡張を行い，電子-正孔対称性のない場合における有限温度，バイアス電圧による補正項が局在電子の2体および3体感受率で決定されることを厳密に示した．我々の場の理論的な定式化は，近藤効果および強相関電子系の研究に広く応用できる．また，カーボンナノチューブなどの多数の局在軌道を持つ量子ドット系の非平衡電流お...
❏量子ドット系における非平衡多体状態の数値計算手法開発(24540316)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系・局在 / 近藤効果 / 量子コヒーレンス / 非平衡統計力学 / スピントロニクス (他11件)
【概要】不純物アンダーソン模型で記述される単一の量子ドットで、時間に依存する外場の影響およびバーテックス補正の効果を議論した。この計算は相互作用のある系の光支援輸送を理解するときの理論的な出発点を与えるとともに、高次の保存近似の出発点となる。そのほか、単一電子生成および単一光子生成における位相緩和の効果、局所的な二準位系を介した熱輸送、金属中のスピン拡散長とスピン局在長の関係などについても、理論的な考察を...
❏グラフェンにおけるトポロジーと電子相関の理論的研究(22740196)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】江澤 雅彦 東京大学, 大学院工学系研究科, 助教 (10504805)
【キーワード】グラフェン / シリセン / トポロジカル絶縁体 / スキルミオン / 量子スピンホール効果 (他21件)
【概要】グラフェン及び関連物質であるシリセンの電子物性とトポロジカルな性質について研究を行った。特に様々なトポロジカル絶縁体とトポロジカル相転移について研究を行った。三角グラフェンの波動関数を厳密に求めた。グラフェン・ナノディスク・アレイが平坦バンドを持つ事を示した。シリセンの構造が座屈している事により、垂直電場でバンドギャップを制御出来る事を示した。シリセンに強磁性体を貼り付ける事で量子異常ホール効果を...
【数物系科学】物理学：メソスコピック系 ／量子ドットを含む研究件
❏非平衡電子相関による電流揺らぎの解明とその解析手法の開発(16K17723)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
【キーワード】近藤効果 / 量子ドット / 非局所相関 / 量子輸送 / 量子相関 (他14件)
【概要】半導体ナノスケール素子によって組み上げられた人工量子系中で観測される、量子多体効果の性質を電流ゆらぎを用いて明らかにした。特に制御された素子の持つ対称性の効果と、多体効果によって形成された量子もつれ状態の特性を明らかにした。具体的にはカーボンナノチューブ量子ドットの近藤効果を磁場やゲート電圧、電極の接合を変化させることにより非線形電流や電流ゆらぎに現れる、フェルミ流体特性を超えた補正項の性質を実験...
❏場の理論を用いた高速駆動外場下の非平衡量子輸送の研究(15K05124)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系 / 非平衡統計力学 / スピントロニクス / 量子輸送理論 / 物性理論 (他8件)
【概要】ナノスケール素子の高速駆動に関する理論研究を行い、以下のような成果を得た: (1)強い周期外場のもとでの電流ゆらぎの理論を構築し、量子ドット内のクーロン相互作用の影響を議論した。(2)強磁性絶縁体と金属の界面で、スピンゼーベック効果およびスピンポンピング現象で生成されるスピン流について、その揺らぎの微視的理論を構築した。(3)リードと量子ドットからなる系で、リードの温度・化学ポテンシャルを周期的に...
❏量子ドット系における非平衡多体状態の数値計算手法開発(24540316)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系・局在 / 近藤効果 / 量子コヒーレンス / 非平衡統計力学 / スピントロニクス (他11件)
【概要】不純物アンダーソン模型で記述される単一の量子ドットで、時間に依存する外場の影響およびバーテックス補正の効果を議論した。この計算は相互作用のある系の光支援輸送を理解するときの理論的な出発点を与えるとともに、高次の保存近似の出発点となる。そのほか、単一電子生成および単一光子生成における位相緩和の効果、局所的な二準位系を介した熱輸送、金属中のスピン拡散長とスピン局在長の関係などについても、理論的な考察を...
【数物系科学】物理学：帯電効果 ／量子ドットを含む研究件
❏自己形成量子ドットを用いた単電子トランジスタの試作研究(13555100)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2002
【研究代表者】陽 完治 北海道大学, 量子界面エレクトロニクス研究センター, 教授 (60220539)
【キーワード】自然形成InAs量子ドット / 単電子効果 / スピン / スピン軌道相互作用 / 狭ギャップ半導体 (他17件)
【概要】(1)単電子トランジスタ構造中に数個の自然形成量子ドットを集積したトランジスタは、異なるドットの帯電効果が重なった電圧電流特性を示し、個々の量子ドットからの影響をはっきりと分離をすることは容易ではない。それに比べて多数の自然形成量子ドットを集積した単電子トランジスタ構造の方が個々の帯電効果が平均化されて単一ドットが集積されたトランジスタ動作をすることがわかった。 (2)量子細線トランジスタのチャン...
❏量子ドットの帯電効果を利用した超高感度受光素子の試作研究(10555096)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1998 - 1999
【研究代表者】陽 完治 北海道大学, 量子界面エレクトロニクス研究センター, 教授 (60220539)
【キーワード】自然形成InAs量子ドット / 単電子デバイス / 量子ドット / 擬1次元トランジスタ構造 / 超高感度受光素子 (他8件)
【概要】自然形成InAs量子ドット中の電子準位をトンネル電子分光およびフォト・コンダクタンス測定により評価すること、および自然形成による量子ドットにおいても避けられないサイズのばらつきに起因するドット中の量子準位の揺らぎが与える影響を防ぐ方法を明らかにすることについて検討した。得られた成果の概略を以下に記す。 (1)自然形成による量子ドットにおいても避けられないサイズのばらつきに起因するドット中の量子準位...
【数物系科学】物理学：非平衡 ／量子ドットを含む研究件
❏メゾ・ナノスケール物質系の量子干渉と電子相関の競合に関する理論的研究(26400319)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】小栗 章 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (10204166)
【キーワード】物性理論 / 量子ドット / 近藤効果 / フェルミ流体 / 電子相関 (他10件)
【概要】量子ドットおよび金属中の磁性不純物の低エネルギー量子状態を統一的に説明するFermi流体論の微視的な拡張を行い，電子-正孔対称性のない場合における有限温度，バイアス電圧による補正項が局在電子の2体および3体感受率で決定されることを厳密に示した．我々の場の理論的な定式化は，近藤効果および強相関電子系の研究に広く応用できる．また，カーボンナノチューブなどの多数の局在軌道を持つ量子ドット系の非平衡電流お...
❏大気圧非平衡プラズマのミクロ構造解明とナノ量子物性材料合成プロセスへの展開(18686018)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2006 - 2007
【研究代表者】野崎 智洋 東京工業大学, 大学院・理工学院研究科, 助教 (90283283)
【キーワード】大気圧非平衡プラズマ / 量子ドット / 単層カーボンナノチューブ / ナノテクノロジー / ナノ材料 (他9件)
【概要】大気圧では,バルクプラズマと電極(または合成基板)の境界領域に厚さ約100μmの衝突性シースが形成される。このシースには1000 V/cmを超える高電界領域が形成されるにもかかわらず,大気圧では粒子間の衝突頻度が高いためにイオンは加速しきれない(イオンエネルギー:0.01eV以下)。このような大気圧独自の反応系が大きな注目を集め,先進材料合成プロセスの実現に向けた基礎・応用研究が急展開している。本...
❏非平衡状態にある量子ドット系の近藤効果(17740187)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】藤井 達也 東京大学, 物性研究所, 助教 (30334345)
【キーワード】量子ドット / 非平衡 / 近藤効果 / 非平衡久保公式 / 非平衡状態 (他6件)
【概要】近年量子ドット系では、基礎的な物理現象からデバイスへの応用まで幅広く研究が行われている。特に物理現象では、局所的な電子相関効果と量子トンネル効果の拮抗により生じる近藤効果の研究が盛んに行われてきた。古くは磁性合金での近藤効果の研究により、多くの興味深い性質が明らかにされてきた。これを量子ドット系であらためて研究する意義の1つとして、電極間に有限のバイアスをかけることにより定常的に電流が流れた非平衡...
【数物系科学】物理学：強相関電子系 ／量子ドットを含む研究件
❏非平衡電子相関による電流揺らぎの解明とその解析手法の開発(16K17723)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
【キーワード】近藤効果 / 量子ドット / 非局所相関 / 量子輸送 / 量子相関 (他14件)
【概要】半導体ナノスケール素子によって組み上げられた人工量子系中で観測される、量子多体効果の性質を電流ゆらぎを用いて明らかにした。特に制御された素子の持つ対称性の効果と、多体効果によって形成された量子もつれ状態の特性を明らかにした。具体的にはカーボンナノチューブ量子ドットの近藤効果を磁場やゲート電圧、電極の接合を変化させることにより非線形電流や電流ゆらぎに現れる、フェルミ流体特性を超えた補正項の性質を実験...
❏量子ドット・ナノ物質系における強相関電子による量子輸送の理論的研究(23540375)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2011 - 2013
【研究代表者】小栗 章 大阪市立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10204166)
【キーワード】近藤効果 / 強相関電子系 / 量子ドット / 非平衡電流 / ショットノイズ (他15件)
【概要】量子輸送現象における電子相関の効果を解析的な方法，および計算機を用いた数値的方法の両方を駆使し詳細に調べた．従来とは異なるスケーリング法により軌道縮退の大きな極限からRPAを系統的に超える摂動展開方法の確立、および相互作用する不純物Anderson模型の非平衡Green関数の高バイアス極限における厳密解の発見など，解析的な方向から重要な成果が得られた．さらに，Hund結合がある場合における非平衡電...
【数物系科学】物理学：量子もつれ ／量子ドットを含む研究件
❏メゾスコピック複合系を利用した多体効果による量子状態の制御と観測の理論研究(21K03415)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
【キーワード】量子多体効果 / 局所フェルミ流体 / 量子ドット / 近藤効果 / 輸送現象 (他10件)
【概要】極低温で量子多体効果の起こっているカーボンナノチューブで作成された量子ドットの電流特性を、実験グループと協力し明らかにした。特に量子ドットに局所フェルミ流体状態が形成されるときの、電流のバイアス電圧に対する非線形特性も注目した。その結果、磁場やドット準位の変動に対する応答中に、既存の局所フェルミ流体論を超えた、フェルミ流体補正効果の実験観測において初めて成功した。フェルミ流体補正項は３体相関の寄与...
❏非平衡電子相関による電流揺らぎの解明とその解析手法の開発(16K17723)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
【キーワード】近藤効果 / 量子ドット / 非局所相関 / 量子輸送 / 量子相関 (他14件)
【概要】半導体ナノスケール素子によって組み上げられた人工量子系中で観測される、量子多体効果の性質を電流ゆらぎを用いて明らかにした。特に制御された素子の持つ対称性の効果と、多体効果によって形成された量子もつれ状態の特性を明らかにした。具体的にはカーボンナノチューブ量子ドットの近藤効果を磁場やゲート電圧、電極の接合を変化させることにより非線形電流や電流ゆらぎに現れる、フェルミ流体特性を超えた補正項の性質を実験...
❏電流注入型量子もつれダイオードの研究(26420320)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】中岡 俊裕 上智大学, 理工学部, 准教授 (20345143)
【キーワード】量子ドット / 発光ダイオード / サイドゲート / ナノコラム / 単一光子 (他9件)
【概要】本研究では、まず、研究蓄積の深いInAs自己量子ドットを用いて、コンパクトな実装に不可欠であるだけでなく、光の回折限界を超えた集積化、量子もつれを用いる集積化に重要な電流注入型サイドゲート素子の開発を行った。素子の作製プロセスおよびゲート制御に必要なフリップチップ型の実装及び測定手法の確立に成功した。達成したエネルギー変化量0.3meVは、これまでに量子もつれ状態作製に用いられている光励起型と同等...
【数物系科学】物理学：量子光学 ／量子ドットを含む研究件
❏非線形光学効果を用いた結合可変な共振器量子電気力学系の実現(19K14627)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2019-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】長田 有登 東京大学, 大学院総合文化研究科, 特任助教 (90804138)
【キーワード】半導体量子ドット / フォトニック結晶共振器 / 集積量子光回路 / 量子ドット / ナノ光素子 (他11件)
【概要】本研究では、半導体自己形成量子ドットとフォトニック結晶共振器を用いた共振器量子電気力学系に、転写プリント法を用いた異種物質集積の技術を用いて新たな機能を付与することを目的とした。その要素技術としてはCMOSプロセスにより作製された光導波路への量子ドット－フォトニック結晶共振器強結合系の集積、および光導波路による量子ドットの共鳴的な励起を実現することができた。これらの成果は本研究の目的を達成するうえ...
❏半導体チップ上単一光子量子回路の研究(16K06294)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】太田 泰友 東京大学, ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構, 特任准教授 (90624528)
【キーワード】単一光子源 / 量子ドット / フォトニック結晶 / 転写プリント / 光集積回路 (他12件)
【概要】本研究では、半導体集積光回路上へ量子ドット単一光子源を集積する技術の開発と同系における量子光学実験を行った。集積技術として転写プリント法を研究し、ナノ共振器光源を光導波路上へ±50nm程度の位置精度で集積することに成功した。また、同構造において99％を超える光源効率を達成可能なことを電磁界計算により明らかにした。半導体ナノ加工技術と転写プリント法を組み合わせて様々な試料を作製し、光回路上での単一光...
❏強い非線形光学効果を用いない量子情報処理の研究(15340133)
【研究テーマ】原子・分子・量子エレクトロニクス・プラズマ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2003 - 2004
【研究代表者】井元 信之 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (00313479)
【キーワード】量子情報処理 / 線形光学量子演算 / 量子ドット / エキシトン / 量子ゲーム (他10件)
【概要】量子情報処理の実現には非現実的なほど強大な非線形光学効果が必要と言われていたが、2001年以来、ベル光子対発生に必要なパラメトリック下方変換程度の弱い非線形光学効果やビームスプリッターおよび偏光ビームスプリッターなどの線形光学素子を使ってもかなりの量子情報処理ができることがわかって来た。本研究はハード面として半導体量子ドットのエキシトンを用いる量子情報のデコヒーレンスやエンタングルメントを、ソフト...
【数物系科学】物理学：量子情報 ／量子ドットを含む研究件
❏量子構造中の正孔スピンダイナミクスの解明と制御(20H00237)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子ドット / シリコン / ゲルマニウム / 量子情報 / スピン軌道相互作用
【概要】本研究の目的は、量子構造中の正孔スピンダイナミクスの物理を解明し、その制御原理を示すことである。特に、スピンと軌道の自由度、及び相互作用の制御がその要素となる。スピンと軌道の間に働く相互作用は、結晶や構造の局所的な性質に依存するため、ナノ寸法の量子構造で重要となる。本研究で新たに開発するゲルマニウム量子ドット系と我々がこれまで開発してきたシリコン量子ドット系とを比較することで、普遍的な物理を解き明...
❏ダイヤモンド伝導キャリアスピンデバイスの新規創製と物理開拓(18K18996)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2018-06-29 - 2021-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子ドット / 量子情報 / 量子デバイス / スピンデバイス / スピン軌道相互作用
【概要】将来的にダイヤモンド量子構造中の伝導キャリアのスピン輸送を実現し、スピンダイナミクスに関わる根本の物理を解明するため、その基盤技術を開発した。素子については、構造検討、素子設計を行い、物理の解明に向けては、国内外の研究者らとの議論や第一原理計算も含めた理論的アプローチを進めることで、電子状態に関する理解を深めた。測定系の構築については、高周波系を導入し、順調に進めることができ、シリコン系素子を用い...
❏シリコン量子ドット中のスピン状態に関する高速読み出し技術の開発と物理の解明(16F16806)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2016-11-07 - 2019-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子ドット / 量子デバイス / スピン / 量子情報 / シリコン (他7件)
【概要】本研究の目的は、スピン状態を高速に読み出す技術を開発し、シリコン量子ドット中のスピンコヒーレンスの物理を解明することにある。本研究により、スピン軌道相互作用の大きさを定量的に評価し、さらに電場や磁場に対するスピン軌道相互作用の大きさやスピン緩和時間の依存性を得ることを目指している。 具体的には、MOS構造を利用したpチャネルの量子ドットを作製し、高速読み出しに使用する単正孔トランジスタを量子ドット...
【数物系科学】物理学：量子情報処理 ／量子ドットを含む研究件
❏量子ドット複合系における近藤効果とスピン制御の基礎(19540345)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (00221812)
【キーワード】メゾスコピック系・局在 / 量子ドット / 近藤効果 / スピン軌道相互作用 / スポン軌道相互作用 (他15件)
【概要】半導体の微細加工で作製されるナノサイズの箱、量子ドット、はしばしば人工原子と呼ばれる。人工原子のスピンが1/2のとき、金属中の磁性不純物と同様の近藤効果が観測される。人工原子を微小なリングに埋め込んだ系、量子ドットを2つ並べた人工分子、強いスピン軌道相互作用がはたらく人工原子、等での近藤効果を理論的に研究し、この多体問題の新しい物理学を開拓した。人工原子などの半導体ナノ構造におけるスピンの制御は量...
❏強い非線形光学効果を用いない量子情報処理の研究(15340133)
【研究テーマ】原子・分子・量子エレクトロニクス・プラズマ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2003 - 2004
【研究代表者】井元 信之 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (00313479)
【キーワード】量子情報処理 / 線形光学量子演算 / 量子ドット / エキシトン / 量子ゲーム (他10件)
【概要】量子情報処理の実現には非現実的なほど強大な非線形光学効果が必要と言われていたが、2001年以来、ベル光子対発生に必要なパラメトリック下方変換程度の弱い非線形光学効果やビームスプリッターおよび偏光ビームスプリッターなどの線形光学素子を使ってもかなりの量子情報処理ができることがわかって来た。本研究はハード面として半導体量子ドットのエキシトンを用いる量子情報のデコヒーレンスやエンタングルメントを、ソフト...
【数物系科学】物理学：スピン軌道相互作用 ／量子ドットを含む研究件
❏量子構造中の正孔スピンダイナミクスの解明と制御(20H00237)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子ドット / シリコン / ゲルマニウム / 量子情報 / スピン軌道相互作用
【概要】本研究の目的は、量子構造中の正孔スピンダイナミクスの物理を解明し、その制御原理を示すことである。特に、スピンと軌道の自由度、及び相互作用の制御がその要素となる。スピンと軌道の間に働く相互作用は、結晶や構造の局所的な性質に依存するため、ナノ寸法の量子構造で重要となる。本研究で新たに開発するゲルマニウム量子ドット系と我々がこれまで開発してきたシリコン量子ドット系とを比較することで、普遍的な物理を解き明...
❏ダイヤモンド伝導キャリアスピンデバイスの新規創製と物理開拓(18K18996)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2018-06-29 - 2021-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子ドット / 量子情報 / 量子デバイス / スピンデバイス / スピン軌道相互作用
【概要】将来的にダイヤモンド量子構造中の伝導キャリアのスピン輸送を実現し、スピンダイナミクスに関わる根本の物理を解明するため、その基盤技術を開発した。素子については、構造検討、素子設計を行い、物理の解明に向けては、国内外の研究者らとの議論や第一原理計算も含めた理論的アプローチを進めることで、電子状態に関する理解を深めた。測定系の構築については、高周波系を導入し、順調に進めることができ、シリコン系素子を用い...
❏グラフェンにおけるトポロジーと電子相関の理論的研究(22740196)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】江澤 雅彦 東京大学, 大学院工学系研究科, 助教 (10504805)
【キーワード】グラフェン / シリセン / トポロジカル絶縁体 / スキルミオン / 量子スピンホール効果 (他21件)
【概要】グラフェン及び関連物質であるシリセンの電子物性とトポロジカルな性質について研究を行った。特に様々なトポロジカル絶縁体とトポロジカル相転移について研究を行った。三角グラフェンの波動関数を厳密に求めた。グラフェン・ナノディスク・アレイが平坦バンドを持つ事を示した。シリセンの構造が座屈している事により、垂直電場でバンドギャップを制御出来る事を示した。シリセンに強磁性体を貼り付ける事で量子異常ホール効果を...
【数物系科学】物理学：エンタングルメント ／量子ドットを含む研究件
❏量子コヒーレンス制御とその量子情報分野への応用(18740250)
【研究テーマ】原子・分子・量子エレクトロニクス・プラズマ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2006 - 2008
【研究代表者】湯浅 一哉 産総研, 研究員 (90339721)
【キーワード】量子コヒーレンス / エンタングルメント / マスター方程式 / 量子コンピュータ / 量子ドット (他7件)
【概要】本研究課題の目的は,量子情報分野への寄与を念頭に,量子コヒーレンスの理解とその制御に関する新たな手法の確立にある.本年度は以下の研究成果を得て,学術誌や国際・国内学会で発表した. 1)量子コヒーレンスの緩和過程を記述するマスター方程式の導出には,通常,対象系と環境系との間に相関のない特殊な初期状態が仮定される.我々は,この仮定を課さない導出法を提示した.この議論は,射影演算子法の再吟味を促すととも...
❏メゾスコピック系の伝導における相互作用と導線の効果(17340115)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2005 - 2008
【研究代表者】羽田野 直道 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70251402)
【キーワード】物性基礎論 / ナノ材料 / 量子ドット / 計算物理 / 共鳴状態 (他26件)
【概要】メゾスコピック系の電気伝導において、メゾスコピック系内の電子間相互作用や、メゾスコピック系に接続されている導線がどのような効果を及ぼすかを議論した。前者が多体の束縛状態を、後者が共鳴状態を生み出すことを明らかにした。 ...
❏強い非線形光学効果を用いない量子情報処理の研究(15340133)
【研究テーマ】原子・分子・量子エレクトロニクス・プラズマ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2003 - 2004
【研究代表者】井元 信之 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (00313479)
【キーワード】量子情報処理 / 線形光学量子演算 / 量子ドット / エキシトン / 量子ゲーム (他10件)
【概要】量子情報処理の実現には非現実的なほど強大な非線形光学効果が必要と言われていたが、2001年以来、ベル光子対発生に必要なパラメトリック下方変換程度の弱い非線形光学効果やビームスプリッターおよび偏光ビームスプリッターなどの線形光学素子を使ってもかなりの量子情報処理ができることがわかって来た。本研究はハード面として半導体量子ドットのエキシトンを用いる量子情報のデコヒーレンスやエンタングルメントを、ソフト...
【数物系科学】物理学：デコヒーレンス ／量子ドットを含む研究件
❏固体量子ビットにおけるデコヒーレンスの克服と量子誤り訂正コードの開発(14540346)
【研究テーマ】固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】中原 幹夫 近畿大学, 理工学部, 教授 (90189019)
【キーワード】ホロノミック量子計算 / デコヒーレンス / Cartan分解 / 超伝導量子ビット / NMR量子コンピュータ (他19件)
【概要】中原と共同研究者は,多量子ビットゲートをモジュール化して量子アルゴリズムの効率的な実装法を開発した.最初これは数学的に理想的なホロノミック量子計算について解析したが,その後より現実的なジョセフソン接合を用いた量子ビット系について研究を行った.この方法で実際に21を素因数分解するにはどれだけの量子ビットと計算ステップが必要か具体的に求めた.ホロノミック量子計算に関しては,その後中原と大阪市大の谷村た...
❏固体中の量子コヒーレンスに関する実験的研究(13304029)
【研究テーマ】固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】勝本 信吾 東京大学, 物性研究所, 教授 (10185829)
【キーワード】量子ドット / 量子デコヒーレンス / スピン反転 / 近藤効果 / Fano効果 (他16件)
【概要】量子ドットと量子リングを組み合わせた系において,位相シフトと干渉効果の組み合わせによって生じるFano効果を,初めて観測した.実験観測によって,Fanoパラメタの性質など,量子コヒーレンスに関る新しい知見を得ることができた.更に,これを用いて量子コヒーレンスに起因する様々な問題に取り組み,位相の静電制御を観測し,量子位相の温度による拡散について,新しい理論的扱いを見出した.特に,量子ドットのコヒー...
【数物系科学】物理学：電子散乱 ／量子ドットを含む研究件
❏半導体ミクロおよびナノ・グレイン物質の物性支配機構の解明と制御の研究(12450120)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2000 - 2002
【研究代表者】榊 裕之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90013226)
【キーワード】グレイン(粒状)物質 / 量子ドット / アンチドット / 電子散乱 / 量子リング (他11件)
【概要】(1)10nm(ナノメートル)級のグレイン物質の代表として、InAsの自己形成量子ドットを形成し、電子を捕捉する研究を展開し、新知見を得た。GaAs/n-AlGaAs界面チャネルに伝導電子を蓄積し、チャネル近傍にドットを配置させると、電子の一部がドットに捕縛され、荷電したドットとチャネル内の電子は強く相互作用し、散乱や位相緩和が起きる。また、伝導計測からドットの荷電状態が判別でき、メモリー機能を示...
❏ナノ構造内の電子遷移の新制御法と近赤外・中赤外域光変調機能デバイスの開発(11555091)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1999 - 2001
【研究代表者】榊 裕之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90013226)
【キーワード】ナノ構造 / 量子ドット / 量子細線 / 量子井戸薄膜 / 量子準位 (他20件)
【概要】10nm級の量子(井戸)薄膜・量子細線・量子ドットなど半導体ナノ構造において、その内部に形成される一連のエネルギー準位やサブバンドの関与する電子の光学遷移や散乱過程を制御する手法を探索するとともに、光変調デバイスへの応用可能性を探る研究を進め、以下に示す知見を得た。 まず、量子ドットに関しては、(1a)積層ドットに電界を加えた時の光吸収スペクトルの解析を進め、禁制遷移の寄与や吸収線の幅や高さを制御...
【数物系科学】物理学：非平衡統計力学 ／量子ドットを含む研究件
❏場の理論を用いた高速駆動外場下の非平衡量子輸送の研究(15K05124)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系 / 非平衡統計力学 / スピントロニクス / 量子輸送理論 / 物性理論 (他8件)
【概要】ナノスケール素子の高速駆動に関する理論研究を行い、以下のような成果を得た: (1)強い周期外場のもとでの電流ゆらぎの理論を構築し、量子ドット内のクーロン相互作用の影響を議論した。(2)強磁性絶縁体と金属の界面で、スピンゼーベック効果およびスピンポンピング現象で生成されるスピン流について、その揺らぎの微視的理論を構築した。(3)リードと量子ドットからなる系で、リードの温度・化学ポテンシャルを周期的に...
❏量子ドット系における非平衡多体状態の数値計算手法開発(24540316)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系・局在 / 近藤効果 / 量子コヒーレンス / 非平衡統計力学 / スピントロニクス (他11件)
【概要】不純物アンダーソン模型で記述される単一の量子ドットで、時間に依存する外場の影響およびバーテックス補正の効果を議論した。この計算は相互作用のある系の光支援輸送を理解するときの理論的な出発点を与えるとともに、高次の保存近似の出発点となる。そのほか、単一電子生成および単一光子生成における位相緩和の効果、局所的な二準位系を介した熱輸送、金属中のスピン拡散長とスピン局在長の関係などについても、理論的な考察を...
【数物系科学】地球惑星科学：物性実験 ／量子ドットを含む研究件
❏半導体低次元電子系における核スピン偏極の電気的検出(24340065)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】町田 友樹 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (00376633)
【キーワード】半導体核スピン / 量子ホール効果 / 低次元電子系 / 物性実験 / 半導体物性 (他9件)
【概要】AlGaAs/GaAs二次元電子系ホールバー型素子を作製し、偶数量子ホール状態における動的核スピン偏極をpump&probe検出法により検出した。偶数ランダウ準位充填率の量子ホール状態においてはブレークダウンに伴う電流－電圧曲線のヒステリシスが観測されないため動的核スピン偏極が生じないと一般に理解されていたが、偶数量子ホール状態においても量子ホール効果ブレークダウンに起因する動的核スピン偏...
❏表面弾性波による半導体量子構造の電子状態の観測と制御(19204033)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】藤澤 利正 東京工業大学, 極低温物性研究センター, 教授 (20212186)
【キーワード】物性実験 / 半導体物性 / メゾスコピック系 / 量子ドット / 低温物性
【概要】本研究は、半導体量子構造における電子状態と表面弾性波(SAW)フォノンとの相互作用を研究し、電子状態を観測するスペクトロスコピー技術の確立や、電子格子相互作用の人為的制御を目指すものである。SAWのみならず、量子ホール領域で試料端を伝搬するエッジマグネトプラズモン(EMP)や、印加した高周波電界など様々な時間依存ポテンシャルによる効果を視野に入れ、二次元量子ホール系と零次元量子ドット系という代表的...
【数物系科学】地球惑星科学：フラクタル ／量子ドットを含む研究件
❏メゾスコピック系の伝導における相互作用と導線の効果(17340115)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2005 - 2008
【研究代表者】羽田野 直道 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70251402)
【キーワード】物性基礎論 / ナノ材料 / 量子ドット / 計算物理 / 共鳴状態 (他26件)
【概要】メゾスコピック系の電気伝導において、メゾスコピック系内の電子間相互作用や、メゾスコピック系に接続されている導線がどのような効果を及ぼすかを議論した。前者が多体の束縛状態を、後者が共鳴状態を生み出すことを明らかにした。 ...
❏量子カオス系の量子輸送(13640391)
【研究テーマ】物性一般(含基礎論)
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】中村 勝弘 大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50140801)
【キーワード】コンダクタンス / 量子ドット / 周期軌道理論 / BEC / 巨視的波動 (他14件)
【概要】本研究のねらいは、周期軌道を用いた半古典論により、コンダクタンス=ピークの間の相関を考察することであった。具体的に、カオス系量子ドット(スタジアム型のナノビリアードなど)を対象にして、クーロンブロッケードのコンダクタンス=ピークに関する半古典論を展開した。 まず、コンダクタンス=ピークがフェルミの黄金則により、量子ドットとリード線の間のトンネル行列要素と関係していることに着目する。つぎに、半古典極...
【数物系科学】天文学：国際情報交換 ／量子ドットを含む研究件
❏メゾ・ナノスケール物質系の量子干渉と電子相関の競合に関する理論的研究(26400319)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】小栗 章 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (10204166)
【キーワード】物性理論 / 量子ドット / 近藤効果 / フェルミ流体 / 電子相関 (他10件)
【概要】量子ドットおよび金属中の磁性不純物の低エネルギー量子状態を統一的に説明するFermi流体論の微視的な拡張を行い，電子-正孔対称性のない場合における有限温度，バイアス電圧による補正項が局在電子の2体および3体感受率で決定されることを厳密に示した．我々の場の理論的な定式化は，近藤効果および強相関電子系の研究に広く応用できる．また，カーボンナノチューブなどの多数の局在軌道を持つ量子ドット系の非平衡電流お...
❏量子ドット・ナノ物質系における強相関電子による量子輸送の理論的研究(23540375)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2011 - 2013
【研究代表者】小栗 章 大阪市立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10204166)
【キーワード】近藤効果 / 強相関電子系 / 量子ドット / 非平衡電流 / ショットノイズ (他15件)
【概要】量子輸送現象における電子相関の効果を解析的な方法，および計算機を用いた数値的方法の両方を駆使し詳細に調べた．従来とは異なるスケーリング法により軌道縮退の大きな極限からRPAを系統的に超える摂動展開方法の確立、および相互作用する不純物Anderson模型の非平衡Green関数の高バイアス極限における厳密解の発見など，解析的な方向から重要な成果が得られた．さらに，Hund結合がある場合における非平衡電...
【数物系科学】天文学：超伝導 ／量子ドットを含む研究件
❏量子ドット・ナノ物質系における強相関電子による量子輸送の理論的研究(23540375)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2011 - 2013
【研究代表者】小栗 章 大阪市立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10204166)
【キーワード】近藤効果 / 強相関電子系 / 量子ドット / 非平衡電流 / ショットノイズ (他15件)
【概要】量子輸送現象における電子相関の効果を解析的な方法，および計算機を用いた数値的方法の両方を駆使し詳細に調べた．従来とは異なるスケーリング法により軌道縮退の大きな極限からRPAを系統的に超える摂動展開方法の確立、および相互作用する不純物Anderson模型の非平衡Green関数の高バイアス極限における厳密解の発見など，解析的な方向から重要な成果が得られた．さらに，Hund結合がある場合における非平衡電...
❏ナノギャップ電極を用いた単一InAs量子ドットの電子状態の解明と素子応用の探索(19560338)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】柴田 憲治 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (00436578)
【キーワード】電子デバイス・集積回路 / 量子ドット / 単一電子トランジスタ / 超伝導 / 強磁性 (他10件)
【概要】自己形成InAs(インジウム砒素)量子ドットは、先端光学デバイスや量子情報処理への応用が期待されている。本研究では、極微ギャップを有する金属電極により単一の量子ドットにアクセスし、その電子状態の制御と読み出しを電気的に行う技術の開拓と新規物性の解明に従事した。その結果、電子を1個の単位で制御可能な単一電子トランジスタを形成することに成功した。更に、この素子においては、電子スピン相互作用やクーロン相...
【数物系科学】天文学：テラヘルツ ／量子ドットを含む研究件
❏回折限界をはるかに超える原子スケールテラヘルツナノサイエンスの開拓(17H01038)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】単一分子トランジスタ / テラヘルツ電磁波 / ナノギャップ電極 / カーボンナノチューブ / フラーレン (他17件)
【概要】近年、ナノワイヤー、分子などナノ量子構造を用いてトランジスタを形成し、その中における電子のダイナミクスを応用して、エレクトロニクスに新しい局面を拓こうとする研究が重要となりつつある。しかし、ナノ構造の物性解明と制御に非常に有効なテラヘルツ（THz）電磁波と極微細なナノ量子構造との相互作用は極めて弱い。 本研究では、nmオーダーのギャップを有する極微金属電極をTHz電磁波に対するアンテナとして用いる...
❏位置制御シングルモード量子ドット・量子リングの伝導制御とその応用(25246004)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】量子ドット / テラヘルツ / 単一電子トランジスタ / ナノ構造 / 量子ナノ構造 (他8件)
【概要】自己組織化InAs量子ドット中では、軌道間の量子化エネルギー差や帯電エネルギーが、テラヘルツの光子エネルギーに相当する。しかし、一般にテラヘルツ電磁波の波長に比べ、量子ドットのサイズが非常に小さいため、通常のテラヘルツ透過測定では単一量子ドットの信号を得ることは不可能である。本研究では、ソース・ドレイン電極をアンテナとして用いて、テラヘルツ電磁波を単一量子ドットに集光し、さらに同じ電極を用いて量子...
❏半導体ヘテロ構造中の量子準位間遷移とテラヘルツ共振器輻射場の超強結合の物理と応用(22241036)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】半導体超格子 / 量子ドット / テラヘルツ / 半導体量子構造 / 超格子 (他10件)
【概要】我々は、半導体量子構造を強いテラヘルツ電磁場の中に置き、その量子伝導を制御することを目的として研究を行った。主な成果は以下の通りである;1)半導体超格子に強いテラヘルツ電磁波を照射することにより、高電界ドメインの発生を抑制することに成功した。2)量子ドットにナノギャップ電極を形成することにより、量子ドットとテラヘルツ電磁波の強い結合を実現し、テラヘルツ光子支援トンネル効果により単一電子の伝導を制御...
【化学】基礎化学：波動関数 ／量子ドットを含む研究件
❏バリア層組成揺らぎを利用した量子構造における弱局在状態の制御(20360021)
【研究テーマ】薄膜・表面界面物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70261196)
【キーワード】量子井戸 / 量子ドット / 濡れ層 / 波動関数 / 界面揺らぎ (他13件)
【概要】1～3原子層の厚さを有する量子井戸や量子ドット濡れ層に閉じ込められた電子の波動関数はバリア層に大きく浸み出すため、その電子状態の詳細は、バリア層におけるさまざまな揺らぎを明らかにする上で良いプローブとなる。そこで本研究では、近接場光学顕微鏡を用いたナノイメージング分光法と数値シミュレーションを駆使し、局在電子状態の解明をおこない、バリア層揺らぎとの関連を明らかにした。さらに、局所的な応力印加を利用...
❏積層InAs量子ドット間の波動関数カップリングの制御と長波長帯レーザへの応用(17560005)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】斉藤 敏夫 (斎藤 敏夫) 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 助教 (90170513)
【キーワード】半導体物性 / 量子ドット / InAs / 波動関数 / 半導体レーザ (他12件)
【概要】積層InAs量子ドットの特殊な場合として、量子ドット間の障壁層がなく量子ドットがコラム型に直接接合した構造(コラム型InAs量子ドット)の成長が報告されている。この結果を解釈するために、コラム型量子ドットの偏光特性の積層数依存性(積層数1〜9)を、Valence-Force-Field法による歪分布の計算とそれに基づく8バンドk・p法による電子構造の計算により理論解析した。その結果、コラム型量子ド...
❏極低温近接場分光法によるナノ構造中の電子波動関数のマッピングと制御(16310075)
【研究テーマ】ナノ構造科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2004 - 2006
【研究代表者】斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (70261196)
【キーワード】波動関数 / 近接場光学顕微鏡 / 量子ドット / 窒化物半導体 / 局所状態密度 (他9件)
【概要】低温(ヘリウム温度)・強磁場下にて動作し、かつ30nmの空間分解能を有する近接場光学顕微鏡(NSOM)を用いてイメージング分光をおこない、半導体量子ドット、ならびにその結合状態の波動関数マッピングをおこなった。おもな成果は以下のとおりである。 (1)GaAs界面量子ドットにおいて最低準位励起子、励起子分子、ならびに励起状態の励起子の波動関数マッピングをおこない、モデル計算との定量的な一致を得た。さ...
【化学】基礎化学：共鳴状態 ／量子ドットを含む研究件
❏量子的非平衡電気伝導を多体散乱問題として解く(22340110)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】羽田野 直道 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70251402)
【キーワード】量子ドット / 電子間相互作用 / 電流電圧特性 / ランダウアー公式 / 負の微分コンダクタンス (他12件)
【概要】量子ドットの電流電圧特性を測定する実験は広く行われています。しかし、それに対応する理論には決定的なものがありません。本研究では従来の手法と独立で相補的な手法を開発しました。我々の方法は、電子間相互作用のない場合に決定的な手法であるランダウアー公式を、相互作用がある場合に自然に拡張した理論になっています。 その手法を用いて、簡単な模型において厳密に電流電圧特性を求めたところ、電位差を増やすほど電流が...
❏メゾスコピック系の伝導における相互作用と導線の効果(17340115)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2005 - 2008
【研究代表者】羽田野 直道 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70251402)
【キーワード】物性基礎論 / ナノ材料 / 量子ドット / 計算物理 / 共鳴状態 (他26件)
【概要】メゾスコピック系の電気伝導において、メゾスコピック系内の電子間相互作用や、メゾスコピック系に接続されている導線がどのような効果を及ぼすかを議論した。前者が多体の束縛状態を、後者が共鳴状態を生み出すことを明らかにした。 ...
❏複素ベクトルポテンシャルによる局在状態と共鳴状態の探査(12740239)
【研究テーマ】物性一般(含基礎論)
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】2000 - 2001
【研究代表者】羽田野 直道 青山学院大学, 理工学部, 助教授 (70251402)
【キーワード】アンダーソン局在 / 非エルミート量子力学 / Hatano-Nelson模型 / 複素ベクトルポテンシャル / 共鳴状態 (他9件)
【概要】本年度の科学研究費補助金による研究では大きな成果を上げられた.まとめるとアンダーソン局在の研究と共鳴状態の研究の2点になる.まず初めにアンダーソン局在の研究について述べる.筆者はNelsonと共に,1電子アンダーソン模型の局在長を,非エルミート化したアンダーソン模型の複素スペクトルから求めるという独創的な方法を提案していた.しかし,それに必要となる大規模非エルミート行列の対角化アルゴリズムが存在し...
【化学】複合化学：近接場光学顕微鏡 ／量子ドットを含む研究件
❏バリア層組成揺らぎを利用した量子構造における弱局在状態の制御(20360021)
【研究テーマ】薄膜・表面界面物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70261196)
【キーワード】量子井戸 / 量子ドット / 濡れ層 / 波動関数 / 界面揺らぎ (他13件)
【概要】1～3原子層の厚さを有する量子井戸や量子ドット濡れ層に閉じ込められた電子の波動関数はバリア層に大きく浸み出すため、その電子状態の詳細は、バリア層におけるさまざまな揺らぎを明らかにする上で良いプローブとなる。そこで本研究では、近接場光学顕微鏡を用いたナノイメージング分光法と数値シミュレーションを駆使し、局在電子状態の解明をおこない、バリア層揺らぎとの関連を明らかにした。さらに、局所的な応力印加を利用...
❏極低温近接場分光法によるナノ構造中の電子波動関数のマッピングと制御(16310075)
【研究テーマ】ナノ構造科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2004 - 2006
【研究代表者】斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (70261196)
【キーワード】波動関数 / 近接場光学顕微鏡 / 量子ドット / 窒化物半導体 / 局所状態密度 (他9件)
【概要】低温(ヘリウム温度)・強磁場下にて動作し、かつ30nmの空間分解能を有する近接場光学顕微鏡(NSOM)を用いてイメージング分光をおこない、半導体量子ドット、ならびにその結合状態の波動関数マッピングをおこなった。おもな成果は以下のとおりである。 (1)GaAs界面量子ドットにおいて最低準位励起子、励起子分子、ならびに励起状態の励起子の波動関数マッピングをおこない、モデル計算との定量的な一致を得た。さ...
【総合理工】ナノ・マイクロ科学：単一スピン ／量子ドットを含む研究件
❏シリコン電子スピン量子ビットの高精度トンネル輸送技術の確立(21K14485)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2021-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】米田 淳 東京工業大学, 超スマート社会卓越教育院, 特任准教授 (60734366)
【キーワード】量子ビット / 量子ドット / 単一スピン / トンネル効果
【概要】本研究は、電子スピンのトンネル過程におけるスピンコヒーレンスの喪失機構を解明し、スピンの量子状態がよく保存されるための条件を明らかにすることを目的としている。ただし、スピンの量子状態の保存とは、偏極成分だけでなく、位相成分も含めた保存のことを指す。このため、そもそもスピンの位相情報が失われにくく、かつ電気的操作性の高いシリコン量子ドットにおいて、トンネル輸送が位相情報に与える影響を評価し、さまざま...
❏格子歪による単一スピン状態の制御とフォノン媒介スピン間相互作用(20KK0113)
【研究テーマ】
【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
【研究期間】2020-10-27 - 2025-03-31
【研究代表者】黒田 眞司 筑波大学, 数理物質系, 教授 (40221949)
【キーワード】単一スピン / 量子ドット / 表面弾性波 / スピントロニクス / 交換相互作用 (他8件)
【概要】本研究は、フランス国立科学研究センター(CNRS)のネール研究所(Neel Institut)のL. Besombes, H. Boukariとの共同研究により、半導体ドット中の単一磁性スピンを対象に、格子振動によるスピンの変調と制御を実現し、格子振動を媒介としたスピン間の量子情報伝達に応用することを目的としている。CdTeドット中のCr原子1個のスピンに対し、表面弾性波(SAW)により時間的に変...
【総合理工】ナノ・マイクロ科学：量子ビット ／量子ドットを含む研究件
❏小区分28020:ナノ構造物理関連(0)
【研究テーマ】2020
【研究種目】量子電子光学
【研究期間】表面弾性波
【研究代表者】量子デバイス
【キーワード】飛行量子ビット
【概要】本研究は、電子スピンのトンネル過程におけるスピンコヒーレンスの喪失機構を解明し、スピンの量子状態がよく保存されるための条件を明らかにすることを目的としている。ただし、スピンの量子状態の保存とは、偏極成分だけでなく、位相成分も含めた保存のことを指す。このため、そもそもスピンの位相情報が失われにくく、かつ電気的操作性の高いシリコン量子ドットにおいて、トンネル輸送が位相情報に与える影響を評価し、さまざま...
❏ゲルマニウム重い正孔スピン量子ビットの開発とスピン軌道相互作用の制御による最適化(20K15114)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】溝口 来成 東京工業大学, 工学院, 研究員 (90848772)
【キーワード】ゲルマニウム / 量子ドット / 量子ビット
【概要】正孔スピン量子ビットの高性能化に向けて、前年度に引き続きGe/SiGeヘテロ構造基板を利用した量子ドットデバイスの作製と量子ビット読み出しに向けた測定系の構築を行った。 ヘテロ構造基板表面に、ゲート絶縁膜と微小ゲート構造を堆積することで量子ドットデバイスが実現できる。前年度の結果では不安定な量子ドットデバイスの特性が観測されていたため、その一因として考えられる絶縁膜の膜質の改善を中心に新たなデバ...
❏単一飛行電子を用いた量子電子光学実験の基盤技術の開発(20H02559)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】高田 真太郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (90805144)
【キーワード】量子電子光学 / 表面弾性波 / 量子デバイス / 飛行量子ビット / 量子ドット (他9件)
【概要】「GaAs/AlGaAs半導体二次元電子系における量子電子光学実験に向けた基盤技術の開発」に関しては、まずピコ秒スケールの電圧パルスを活用し、表面弾性波によって運ばれる単一電子の飛行中の位置分布を調べた。その結果、ある閾値を超える強度の表面弾性波で電子を移送することで、特定の表面弾性波のポテンシャル底を選び、電子を運べることを示した。現在は、その知見を利用し、結合量子細線に２個の電子を同期して注入...
【総合理工】ナノ・マイクロ科学：赤外光電変換 ／量子ドットを含む研究件
❏赤外光電変換の高効率化に向けたナノヘテロ界面構造制御(19H02534)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】久保 貴哉 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任教授 (10447328)
【キーワード】太陽電池 / 赤外光電変換 / 量子ドット / ワイドギャップ半導体 / ナノ構造材料 (他11件)
【概要】透明導電性基板上のZnOナノワイヤ(NW)を包埋するように、PbSコロイド量子ドットを充填して混合活性層を作製し、その上にAu電極を成膜した太陽電池の赤外分光感度の向上を目指し、混合活性層の電子構造の解明、高品質化を行った。本太陽電池が高赤外分光感度や高耐久性を有する要因として、ZnO NW中の電子が、Au電極に拡散できないエネルギー障壁を有する電子構造であることを明らかにした。電荷輸送に影響する...
❏近赤外高効率太陽電池の実現に向けた量子ドット・無機ナノワイヤハイブリッド構造制御(16H03824)
【研究テーマ】ナノ材料化学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】久保 貴哉 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任教授 (10447328)
【キーワード】赤外光電変換 / コロイド量子ドット / ZnOナノワイヤ / 近赤外光電変換 / 酸化亜鉛ナノワイヤ (他8件)
【概要】CO2排出抑止に向け，太陽光発電技術を社会生活の隅々まで浸透させるためには，低コストと超高効率を両立あせた太陽電池の開発が必要である．とりわけ，近赤外・赤外領域での低コスト光電変換技術の構築が重要課題の一つである。本研究では，低温溶液プロセスでで構築したPbS-CQD/ZnO ナノワイヤ(NW)のハイブリッド構造の光誘起電荷移動とキャリア輸送挙動，バンド構造に関わる基礎研究を行い，その高性能化を行...
【総合理工】ナノ・マイクロ科学：自己組織化成長 ／量子ドットを含む研究件
❏3次元自己組織化量子ドット超格子の物性制御と太陽電池応用(22241035)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】岡田 至崇 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット / 自己組織化成長 / 太陽電池 / 中間バンド型太陽電池 / 超高速光分光 (他9件)
【概要】InAs/GaAsSb系タイプII量子ドットを応用した中間バンド型太陽電池の作製と特性評価の研究を行った。励起キャリアの長寿命化の効果により、中間バンドを介した2段階の光吸収過程を室温で明瞭に観察することに成功した。次に、量子構造における光励起キャリアの励起・緩和過程を超高速で追跡し、光応答特性を明らかにするため、ポンプ・プローブ方式の超高速発光寿命特性を解析した。Siを直接ドープしたInAs/G...
❏自己組織化量子ドットの全体配列化メカニズムと電子物性(13650333)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】岡田 至崇 筑波大学, 物理工学系, 助教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット / 自己組織化量子ドット / 自己組織化成長法 / 走査型プローブ顕微鏡 / 導電性プローブ法 (他13件)
【概要】将来のナノエレクトロニクスデバイスにおいて、高密度でサイズが均一な量子ドットが必要とされている。GaAs高指数面基板上のInGaAs量子ドットは、整列性、均一性に優れた自己組織化過程を経て形成される。このとき、InGaAsドット表面は相分離によりInAs-richになっていることを明らかにし、ドット間には斥力が働くことでドット同士の合体が抑制され、また高密度化することが分かった。次に、GaAs(3...
【総合理工】ナノ・マイクロ科学：コロイド量子ドット ／量子ドットを含む研究件
❏赤外光電変換の高効率化に向けたナノヘテロ界面構造制御(19H02534)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】久保 貴哉 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任教授 (10447328)
【キーワード】太陽電池 / 赤外光電変換 / 量子ドット / ワイドギャップ半導体 / ナノ構造材料 (他11件)
【概要】透明導電性基板上のZnOナノワイヤ(NW)を包埋するように、PbSコロイド量子ドットを充填して混合活性層を作製し、その上にAu電極を成膜した太陽電池の赤外分光感度の向上を目指し、混合活性層の電子構造の解明、高品質化を行った。本太陽電池が高赤外分光感度や高耐久性を有する要因として、ZnO NW中の電子が、Au電極に拡散できないエネルギー障壁を有する電子構造であることを明らかにした。電荷輸送に影響する...
❏近赤外高効率太陽電池の実現に向けた量子ドット・無機ナノワイヤハイブリッド構造制御(16H03824)
【研究テーマ】ナノ材料化学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】久保 貴哉 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任教授 (10447328)
【キーワード】赤外光電変換 / コロイド量子ドット / ZnOナノワイヤ / 近赤外光電変換 / 酸化亜鉛ナノワイヤ (他8件)
【概要】CO2排出抑止に向け，太陽光発電技術を社会生活の隅々まで浸透させるためには，低コストと超高効率を両立あせた太陽電池の開発が必要である．とりわけ，近赤外・赤外領域での低コスト光電変換技術の構築が重要課題の一つである。本研究では，低温溶液プロセスでで構築したPbS-CQD/ZnO ナノワイヤ(NW)のハイブリッド構造の光誘起電荷移動とキャリア輸送挙動，バンド構造に関わる基礎研究を行い，その高性能化を行...
【総合理工】ナノ・マイクロ科学：ZnOナノワイヤ ／量子ドットを含む研究件
❏赤外光電変換の高効率化に向けたナノヘテロ界面構造制御(19H02534)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】久保 貴哉 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任教授 (10447328)
【キーワード】太陽電池 / 赤外光電変換 / 量子ドット / ワイドギャップ半導体 / ナノ構造材料 (他11件)
【概要】透明導電性基板上のZnOナノワイヤ(NW)を包埋するように、PbSコロイド量子ドットを充填して混合活性層を作製し、その上にAu電極を成膜した太陽電池の赤外分光感度の向上を目指し、混合活性層の電子構造の解明、高品質化を行った。本太陽電池が高赤外分光感度や高耐久性を有する要因として、ZnO NW中の電子が、Au電極に拡散できないエネルギー障壁を有する電子構造であることを明らかにした。電荷輸送に影響する...
❏近赤外高効率太陽電池の実現に向けた量子ドット・無機ナノワイヤハイブリッド構造制御(16H03824)
【研究テーマ】ナノ材料化学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】久保 貴哉 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任教授 (10447328)
【キーワード】赤外光電変換 / コロイド量子ドット / ZnOナノワイヤ / 近赤外光電変換 / 酸化亜鉛ナノワイヤ (他8件)
【概要】CO2排出抑止に向け，太陽光発電技術を社会生活の隅々まで浸透させるためには，低コストと超高効率を両立あせた太陽電池の開発が必要である．とりわけ，近赤外・赤外領域での低コスト光電変換技術の構築が重要課題の一つである。本研究では，低温溶液プロセスでで構築したPbS-CQD/ZnO ナノワイヤ(NW)のハイブリッド構造の光誘起電荷移動とキャリア輸送挙動，バンド構造に関わる基礎研究を行い，その高性能化を行...
【総合理工】応用物理学：隣接閉じ込め構造 ／量子ドットを含む研究件
❏機能性IV族半導体超構造の結晶成長と高機能集積回路への応用に関する研究(09355001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】1997 - 1998
【研究代表者】白木 靖寛 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00206286)
【キーワード】隣接閉じ込め構造 / 選択成長 / 量子ドット / SiGe混晶 / イオン注入 (他13件)
【概要】歪み緩和をさせたSiGe膜をSi基板上に結晶成長し、これを疑似的な基板として用い、その上に引っ張り歪みSi量子井戸、圧縮歪みGe量子井戸を成長させた。このようにして、電子と正孔に空間的に分離して閉じ込める「隣接閉じ込め構造」という量子構造を実現し、発光効率の大きな向上、特に非常に強い無フォノン遷移を実現することに成功した。 また、歪み緩和SiGe膜を得る新たな手法として、微小領域への選択成長を試み...
❏間接型半導体の量子マイクロ構造による光学遷移制御(06452103)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】一般研究(B)
【研究期間】1994 - 1995
【研究代表者】白木 靖寛 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00206286)
【キーワード】シリコンゲルマニウム / 量子井戸 / 量子細線 / 量子ドット / 隣接閉じ込め構造 (他7件)
【概要】本研究では、次世代の高機能半導体集積回路として期待される、光電子集積回路の実現に大きく寄与すると予想される、良質な光学特性を有するシリコン系超構造半導体の開発に取り組んだ。その結果、Si/pure-Ce/Si量子井戸において成長様式と光学特性に強い相関があることが明らかになった。Geの量変化に対する2次元量子井戸の発光ピークの変化(量子閉じ込め効果)、島に付随した発光帯の出現、の両者を観測すること...
【総合理工】応用物理学：テラヘルツ電磁波 ／量子ドットを含む研究件
❏回折限界をはるかに超える原子スケールテラヘルツナノサイエンスの開拓(17H01038)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】単一分子トランジスタ / テラヘルツ電磁波 / ナノギャップ電極 / カーボンナノチューブ / フラーレン (他17件)
【概要】近年、ナノワイヤー、分子などナノ量子構造を用いてトランジスタを形成し、その中における電子のダイナミクスを応用して、エレクトロニクスに新しい局面を拓こうとする研究が重要となりつつある。しかし、ナノ構造の物性解明と制御に非常に有効なテラヘルツ（THz）電磁波と極微細なナノ量子構造との相互作用は極めて弱い。 本研究では、nmオーダーのギャップを有する極微金属電極をTHz電磁波に対するアンテナとして用いる...
❏位置制御シングルモード量子ドット・量子リングの伝導制御とその応用(25246004)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】量子ドット / テラヘルツ / 単一電子トランジスタ / ナノ構造 / 量子ナノ構造 (他8件)
【概要】自己組織化InAs量子ドット中では、軌道間の量子化エネルギー差や帯電エネルギーが、テラヘルツの光子エネルギーに相当する。しかし、一般にテラヘルツ電磁波の波長に比べ、量子ドットのサイズが非常に小さいため、通常のテラヘルツ透過測定では単一量子ドットの信号を得ることは不可能である。本研究では、ソース・ドレイン電極をアンテナとして用いて、テラヘルツ電磁波を単一量子ドットに集光し、さらに同じ電極を用いて量子...
❏ナノギャップ電極を用いた単一InAs量子ドットの電子状態の解明と素子応用の探索(19560338)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】柴田 憲治 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (00436578)
【キーワード】電子デバイス・集積回路 / 量子ドット / 単一電子トランジスタ / 超伝導 / 強磁性 (他10件)
【概要】自己形成InAs(インジウム砒素)量子ドットは、先端光学デバイスや量子情報処理への応用が期待されている。本研究では、極微ギャップを有する金属電極により単一の量子ドットにアクセスし、その電子状態の制御と読み出しを電気的に行う技術の開拓と新規物性の解明に従事した。その結果、電子を1個の単位で制御可能な単一電子トランジスタを形成することに成功した。更に、この素子においては、電子スピン相互作用やクーロン相...
【総合理工】応用物理学：強結合法 ／量子ドットを含む研究件
❏積層型InGaN量子ドットレーザの発振特性の原子レベルからの理論解析(12650004)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2000 - 2001
【研究代表者】斎藤 敏夫 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 助手 (90170513)
【キーワード】GaN / InGaN / 量子ドット / 電子構造 / 強結合法 (他8件)
【概要】初年度は、GaN障壁中の六角柱型のIn_<0.2>Ga_<0.8>N量子ドットの電子構造を、ピエゾ分極電界を考慮したsp^3強結合法を用いて計算し、量子閉じ込めシュタルク効果による遷移エネルギーの低下と、電子と正孔の空間分離の様子を理論的に求めた。次年度は、六角ピラミッド型のIn_<0.2>Ga_<0.8>N量子ドット中に電子-正孔対が存在する場合の...
❏GaN系半導体量子ドットの電子構造と発光機構の原子レベルからの解明(10650001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】1998 - 1999
【研究代表者】斎藤 敏夫 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 助手 (90170513)
【キーワード】窒化物半導体 / 窒化ガリウム / 窒化インジウムガリウム / 量子ドット / 電子構造 (他11件)
【概要】近年、InGaN量子ドットのGaN上での成長、及びそれを活性層とするレーザ構造からのレーザ発振が報告されている。本研究において我々は、量子ドットの光学特性の理解のために、InGaN量子ドットの電子構造を強結合法を用いて理論計算した。InGaN量子ドットは、(1)バリア層に囲まれていないfree-standingなドット、及び、(2)GaNバリア層で囲まれたドット、の2種類について電子構造の計算を行...
【総合理工】応用物理学：単一電子トランジスタ ／量子ドットを含む研究件
❏回折限界をはるかに超える原子スケールテラヘルツナノサイエンスの開拓(17H01038)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】単一分子トランジスタ / テラヘルツ電磁波 / ナノギャップ電極 / カーボンナノチューブ / フラーレン (他17件)
【概要】近年、ナノワイヤー、分子などナノ量子構造を用いてトランジスタを形成し、その中における電子のダイナミクスを応用して、エレクトロニクスに新しい局面を拓こうとする研究が重要となりつつある。しかし、ナノ構造の物性解明と制御に非常に有効なテラヘルツ（THz）電磁波と極微細なナノ量子構造との相互作用は極めて弱い。 本研究では、nmオーダーのギャップを有する極微金属電極をTHz電磁波に対するアンテナとして用いる...
❏位置制御シングルモード量子ドット・量子リングの伝導制御とその応用(25246004)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】量子ドット / テラヘルツ / 単一電子トランジスタ / ナノ構造 / 量子ナノ構造 (他8件)
【概要】自己組織化InAs量子ドット中では、軌道間の量子化エネルギー差や帯電エネルギーが、テラヘルツの光子エネルギーに相当する。しかし、一般にテラヘルツ電磁波の波長に比べ、量子ドットのサイズが非常に小さいため、通常のテラヘルツ透過測定では単一量子ドットの信号を得ることは不可能である。本研究では、ソース・ドレイン電極をアンテナとして用いて、テラヘルツ電磁波を単一量子ドットに集光し、さらに同じ電極を用いて量子...
❏半導体ヘテロ構造中の量子準位間遷移とテラヘルツ共振器輻射場の超強結合の物理と応用(22241036)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】半導体超格子 / 量子ドット / テラヘルツ / 半導体量子構造 / 超格子 (他10件)
【概要】我々は、半導体量子構造を強いテラヘルツ電磁場の中に置き、その量子伝導を制御することを目的として研究を行った。主な成果は以下の通りである;1)半導体超格子に強いテラヘルツ電磁波を照射することにより、高電界ドメインの発生を抑制することに成功した。2)量子ドットにナノギャップ電極を形成することにより、量子ドットとテラヘルツ電磁波の強い結合を実現し、テラヘルツ光子支援トンネル効果により単一電子の伝導を制御...
【総合理工】応用物理学：混晶 ／量子ドットを含む研究件
❏極低温近接場分光法によるナノ構造中の電子波動関数のマッピングと制御(16310075)
【研究テーマ】ナノ構造科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2004 - 2006
【研究代表者】斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (70261196)
【キーワード】波動関数 / 近接場光学顕微鏡 / 量子ドット / 窒化物半導体 / 局所状態密度 (他9件)
【概要】低温(ヘリウム温度)・強磁場下にて動作し、かつ30nmの空間分解能を有する近接場光学顕微鏡(NSOM)を用いてイメージング分光をおこない、半導体量子ドット、ならびにその結合状態の波動関数マッピングをおこなった。おもな成果は以下のとおりである。 (1)GaAs界面量子ドットにおいて最低準位励起子、励起子分子、ならびに励起状態の励起子の波動関数マッピングをおこない、モデル計算との定量的な一致を得た。さ...
❏GaN系半導体量子ドットの電子構造と発光機構の原子レベルからの解明(10650001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】1998 - 1999
【研究代表者】斎藤 敏夫 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 助手 (90170513)
【キーワード】窒化物半導体 / 窒化ガリウム / 窒化インジウムガリウム / 量子ドット / 電子構造 (他11件)
【概要】近年、InGaN量子ドットのGaN上での成長、及びそれを活性層とするレーザ構造からのレーザ発振が報告されている。本研究において我々は、量子ドットの光学特性の理解のために、InGaN量子ドットの電子構造を強結合法を用いて理論計算した。InGaN量子ドットは、(1)バリア層に囲まれていないfree-standingなドット、及び、(2)GaNバリア層で囲まれたドット、の2種類について電子構造の計算を行...
【総合理工】応用物理学：2段階光吸収 ／量子ドットを含む研究件
❏高密度自己組織化タイプⅡ量子ドット超格子の作製と光起電力物性の制御(19H02541)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】岡田 至崇 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット / 自己組織化量子ドット / 分子線エピタキシー / タイプⅡ超格子 / 量子ドット太陽電池 (他13件)
【概要】量子ドットを利用した中間バンド太陽電池の高効率化に向けて、次に挙げた課題を解決する必要がある。(1)中間バンドが再結合中心となり、発光再結合及び非発光再結合レートが増大し開放電圧が下がってしまうこと、(2)中間バンドでのキャリア占有率、また量子ドットの光吸収が低いとき、中間バンド→伝導帯への2段階目の光吸収が少なくなること、(3)量子ドット層と周囲の材料のエネルギー障壁が小さいと2段階光吸収が起こ...
❏高密度自己組織化量子ドットアレイの作製と光電変換メカニズムの解明と制御(26246017)
【研究テーマ】結晶工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】岡田 至崇 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット太陽電池 / 中間バンド太陽電池 / 自己組織化量子ドット / ２段階光吸収過程 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】従来のpn接合間の最適なエネルギー位置に新たにバンド構造を導入した中間バンド型太陽電池が実現できると、エネルギー変換効率の理論値は60%(集光時)を上回り、現在の単結晶Si太陽電池の２～３倍の発電量が得られる。このような太陽電池を実現する素子構造として、高密度、高均一で周期配列させた量子ドット超格子(ドット結晶)が挙げられる。 本研究では価電子帯から中間バンドへ、また中間バンドから伝導帯への励起強...
【総合理工】応用物理学：量子ドット超格子 ／量子ドットを含む研究件
❏高密度自己組織化量子ドットアレイの作製と光電変換メカニズムの解明と制御(26246017)
【研究テーマ】結晶工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】岡田 至崇 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット太陽電池 / 中間バンド太陽電池 / 自己組織化量子ドット / ２段階光吸収過程 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】従来のpn接合間の最適なエネルギー位置に新たにバンド構造を導入した中間バンド型太陽電池が実現できると、エネルギー変換効率の理論値は60%(集光時)を上回り、現在の単結晶Si太陽電池の２～３倍の発電量が得られる。このような太陽電池を実現する素子構造として、高密度、高均一で周期配列させた量子ドット超格子(ドット結晶)が挙げられる。 本研究では価電子帯から中間バンドへ、また中間バンドから伝導帯への励起強...
❏3次元自己組織化量子ドット超格子の物性制御と太陽電池応用(22241035)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】岡田 至崇 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット / 自己組織化成長 / 太陽電池 / 中間バンド型太陽電池 / 超高速光分光 (他9件)
【概要】InAs/GaAsSb系タイプII量子ドットを応用した中間バンド型太陽電池の作製と特性評価の研究を行った。励起キャリアの長寿命化の効果により、中間バンドを介した2段階の光吸収過程を室温で明瞭に観察することに成功した。次に、量子構造における光励起キャリアの励起・緩和過程を超高速で追跡し、光応答特性を明らかにするため、ポンプ・プローブ方式の超高速発光寿命特性を解析した。Siを直接ドープしたInAs/G...
【総合理工】応用物理学：中間バンド太陽電池 ／量子ドットを含む研究件
❏高密度自己組織化タイプⅡ量子ドット超格子の作製と光起電力物性の制御(19H02541)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】岡田 至崇 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット / 自己組織化量子ドット / 分子線エピタキシー / タイプⅡ超格子 / 量子ドット太陽電池 (他13件)
【概要】量子ドットを利用した中間バンド太陽電池の高効率化に向けて、次に挙げた課題を解決する必要がある。(1)中間バンドが再結合中心となり、発光再結合及び非発光再結合レートが増大し開放電圧が下がってしまうこと、(2)中間バンドでのキャリア占有率、また量子ドットの光吸収が低いとき、中間バンド→伝導帯への2段階目の光吸収が少なくなること、(3)量子ドット層と周囲の材料のエネルギー障壁が小さいと2段階光吸収が起こ...
❏高密度自己組織化量子ドットアレイの作製と光電変換メカニズムの解明と制御(26246017)
【研究テーマ】結晶工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】岡田 至崇 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット太陽電池 / 中間バンド太陽電池 / 自己組織化量子ドット / ２段階光吸収過程 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】従来のpn接合間の最適なエネルギー位置に新たにバンド構造を導入した中間バンド型太陽電池が実現できると、エネルギー変換効率の理論値は60%(集光時)を上回り、現在の単結晶Si太陽電池の２～３倍の発電量が得られる。このような太陽電池を実現する素子構造として、高密度、高均一で周期配列させた量子ドット超格子(ドット結晶)が挙げられる。 本研究では価電子帯から中間バンドへ、また中間バンドから伝導帯への励起強...
【総合理工】応用物理学：円偏光 ／量子ドットを含む研究件
❏フォトニック結晶ナノ共振器を用いた量子ドットからの単一光子光渦の生成(17H02796)
【研究テーマ】光工学・光量子科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】岩本 敏 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40359667)
【キーワード】フォトニック結晶 / 円偏光 / スピン / 軌道角運動量 / 共振器 (他9件)
【概要】H1型フォトニック結晶ナノ共振器の縮退した四重極モードを利用して、共振器中の適切な位置におかれた量子ドットのスピン状態と±１の軌道角運動量を有する光渦の相互変換が可能であることを、理論モデルと電磁界解析により示した。また、表面に２重回折格子を装荷したリング共振器を用いて、偏光分布がスキルミオン数で特徴づけられるフルポアンカレビームの生成が可能であることを見出した。この手法を用いることで、量子ドット...
❏円偏光光源のための高偏極長寿命スピン緩和量子ドット(22360032)
【研究テーマ】応用光学・量子光工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】竹内 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80298140)
【キーワード】光制御 / スピントロニクス / 量子ドット / 円偏光 / フォトルミネッセンス (他12件)
【概要】本研究は、1.3 ミクロン帯または可視光域で円偏光光源に応用可能な半導体の探索を目的とした。波長1 ミクロンより長波側の発光では、InAs コラムナー量子ドットが、波長1.06 ミクロンで3.42 ns の長いスピン緩和を示すことを明らかにし、また、InAs 高均一量子ドットが、面内異方性により基底準位から第二励起準位までいずれも安定な楕円偏光を示すことを初めて明らかにした。可視光域では、Ge 基...
❏量子ドットにおける電子スピンのコヒーレント制御の研究(14350001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2002 - 2003
【研究代表者】武藤 俊一 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00114900)
【キーワード】コヒーレント制御 / 電子スピン / 量子ドット / 円偏光 / 緩和時間 (他12件)
【概要】15層積層したInAlAs/AlGaAs量子ドットを試作、非共鳴励起下でのスピン緩和測定を試みた。実験は発振波長780nm、パルス幅80fsのチタンサファイアレーザーを励起パルス光源とし、右回り円偏光(σ+)パルスで試料を励起し、その発光のσ+成分と左回り円偏光(σ-)成分を分けてストリークスコープを用いて時間分解発光測定した。分光器の入射スリット手前に1/4波長板と偏光子を置き、発光を一度直線偏...
【総合理工】応用物理学：自己組織化量子ドット ／量子ドットを含む研究件
❏高密度自己組織化タイプⅡ量子ドット超格子の作製と光起電力物性の制御(19H02541)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】岡田 至崇 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット / 自己組織化量子ドット / 分子線エピタキシー / タイプⅡ超格子 / 量子ドット太陽電池 (他13件)
【概要】量子ドットを利用した中間バンド太陽電池の高効率化に向けて、次に挙げた課題を解決する必要がある。(1)中間バンドが再結合中心となり、発光再結合及び非発光再結合レートが増大し開放電圧が下がってしまうこと、(2)中間バンドでのキャリア占有率、また量子ドットの光吸収が低いとき、中間バンド→伝導帯への2段階目の光吸収が少なくなること、(3)量子ドット層と周囲の材料のエネルギー障壁が小さいと2段階光吸収が起こ...
❏高密度自己組織化量子ドットアレイの作製と光電変換メカニズムの解明と制御(26246017)
【研究テーマ】結晶工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】岡田 至崇 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット太陽電池 / 中間バンド太陽電池 / 自己組織化量子ドット / ２段階光吸収過程 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】従来のpn接合間の最適なエネルギー位置に新たにバンド構造を導入した中間バンド型太陽電池が実現できると、エネルギー変換効率の理論値は60%(集光時)を上回り、現在の単結晶Si太陽電池の２～３倍の発電量が得られる。このような太陽電池を実現する素子構造として、高密度、高均一で周期配列させた量子ドット超格子(ドット結晶)が挙げられる。 本研究では価電子帯から中間バンドへ、また中間バンドから伝導帯への励起強...
❏希釈窒化物混晶半導体量子ドットの自己形成過程とその制御(17360135)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】岡田 至崇 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 准教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット / 自己形成法 / 希釈窒化物半導体 / 歪み制御 / 分子線エビタキシー (他14件)
【概要】(1) GaNAs希釈窒化物半導体を用いて自己組織化lnAs量子ドットの多重積層化に関する研究を行った。GaNAsの格子定数は、少量の窒素の添加によりGaAsの格子定数より小さくできるため、量子ドット部で残留する圧縮歪みとは逆向きの引張り歪みにより歪みを補償することが可能となり、平均的な歪みエネルギーを相殺させることができる。成長条件の最適化を行った結果、30層以上の多重積層量子ドット構造を作製し...
【総合理工】応用物理学：表面弾性波 ／量子ドットを含む研究件
❏単一飛行電子を用いた量子電子光学実験の基盤技術の開発(20H02559)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】高田 真太郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (90805144)
【キーワード】量子電子光学 / 表面弾性波 / 量子デバイス / 飛行量子ビット / 量子ドット (他9件)
【概要】「GaAs/AlGaAs半導体二次元電子系における量子電子光学実験に向けた基盤技術の開発」に関しては、まずピコ秒スケールの電圧パルスを活用し、表面弾性波によって運ばれる単一電子の飛行中の位置分布を調べた。その結果、ある閾値を超える強度の表面弾性波で電子を移送することで、特定の表面弾性波のポテンシャル底を選び、電子を運べることを示した。現在は、その知見を利用し、結合量子細線に２個の電子を同期して注入...
❏格子歪による単一スピン状態の制御とフォノン媒介スピン間相互作用(20KK0113)
【研究テーマ】
【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
【研究期間】2020-10-27 - 2025-03-31
【研究代表者】黒田 眞司 筑波大学, 数理物質系, 教授 (40221949)
【キーワード】単一スピン / 量子ドット / 表面弾性波 / スピントロニクス / 交換相互作用 (他8件)
【概要】本研究は、フランス国立科学研究センター(CNRS)のネール研究所(Neel Institut)のL. Besombes, H. Boukariとの共同研究により、半導体ドット中の単一磁性スピンを対象に、格子振動によるスピンの変調と制御を実現し、格子振動を媒介としたスピン間の量子情報伝達に応用することを目的としている。CdTeドット中のCr原子1個のスピンに対し、表面弾性波(SAW)により時間的に変...
【総合理工】応用物理学：量子ドット太陽電池 ／量子ドットを含む研究件
❏高密度自己組織化タイプⅡ量子ドット超格子の作製と光起電力物性の制御(19H02541)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】岡田 至崇 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット / 自己組織化量子ドット / 分子線エピタキシー / タイプⅡ超格子 / 量子ドット太陽電池 (他13件)
【概要】量子ドットを利用した中間バンド太陽電池の高効率化に向けて、次に挙げた課題を解決する必要がある。(1)中間バンドが再結合中心となり、発光再結合及び非発光再結合レートが増大し開放電圧が下がってしまうこと、(2)中間バンドでのキャリア占有率、また量子ドットの光吸収が低いとき、中間バンド→伝導帯への2段階目の光吸収が少なくなること、(3)量子ドット層と周囲の材料のエネルギー障壁が小さいと2段階光吸収が起こ...
❏高密度自己組織化量子ドットアレイの作製と光電変換メカニズムの解明と制御(26246017)
【研究テーマ】結晶工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】岡田 至崇 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット太陽電池 / 中間バンド太陽電池 / 自己組織化量子ドット / ２段階光吸収過程 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】従来のpn接合間の最適なエネルギー位置に新たにバンド構造を導入した中間バンド型太陽電池が実現できると、エネルギー変換効率の理論値は60%(集光時)を上回り、現在の単結晶Si太陽電池の２～３倍の発電量が得られる。このような太陽電池を実現する素子構造として、高密度、高均一で周期配列させた量子ドット超格子(ドット結晶)が挙げられる。 本研究では価電子帯から中間バンドへ、また中間バンドから伝導帯への励起強...
【総合理工】応用物理学：量子準位 ／量子ドットを含む研究件
❏位置制御シングルモード量子ドット・量子リングの伝導制御とその応用(25246004)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】量子ドット / テラヘルツ / 単一電子トランジスタ / ナノ構造 / 量子ナノ構造 (他8件)
【概要】自己組織化InAs量子ドット中では、軌道間の量子化エネルギー差や帯電エネルギーが、テラヘルツの光子エネルギーに相当する。しかし、一般にテラヘルツ電磁波の波長に比べ、量子ドットのサイズが非常に小さいため、通常のテラヘルツ透過測定では単一量子ドットの信号を得ることは不可能である。本研究では、ソース・ドレイン電極をアンテナとして用いて、テラヘルツ電磁波を単一量子ドットに集光し、さらに同じ電極を用いて量子...
❏ナノ構造内の電子遷移の新制御法と近赤外・中赤外域光変調機能デバイスの開発(11555091)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1999 - 2001
【研究代表者】榊 裕之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90013226)
【キーワード】ナノ構造 / 量子ドット / 量子細線 / 量子井戸薄膜 / 量子準位 (他20件)
【概要】10nm級の量子(井戸)薄膜・量子細線・量子ドットなど半導体ナノ構造において、その内部に形成される一連のエネルギー準位やサブバンドの関与する電子の光学遷移や散乱過程を制御する手法を探索するとともに、光変調デバイスへの応用可能性を探る研究を進め、以下に示す知見を得た。 まず、量子ドットに関しては、(1a)積層ドットに電界を加えた時の光吸収スペクトルの解析を進め、禁制遷移の寄与や吸収線の幅や高さを制御...
【総合理工】応用物理学：プラズマCVD ／量子ドットを含む研究件
❏量子ナノ構造界面層の創成と光電変換デバイス開拓(18H01378)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】野崎 智洋 東京工業大学, 工学院, 教授 (90283283)
【キーワード】ナノマイクロ熱工学 / 光電変換 / 量子ドット / プラズマＣＶＤ / 再生可能エネルギー (他8件)
【概要】量子サイズ効果を有するシリコンナノ粒子を合成し，印刷技術によって作成する高効率太陽電池を開発する。光電デバイスの性能は模擬太陽光とともに標準室内光も用いて評価した結果，標準LED光源に対して10%の変換効率を得た。シリコンナノ粒子の大量合成，シリコンインク作成，バルクヘテロ構造の開発と評価，そして高効率光電デバイスの開発まで一貫して実現することで低コスト高効率光電変換デバイスの実装への道筋を示した...
❏量子ナノ構造を有するハイブリッド薄膜太陽電池の開発(26289045)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】野崎 智洋 東京工業大学, 工学院, 教授 (90283283)
【キーワード】ナノマイクロ熱工学 / 太陽電池 / 再生可能エネルギー / プラズマCVD / 量子ドット (他8件)
【概要】量子サイズ効果を有するサイズが揃ったシリコン量子ドット（SiQD）を合成し，半導体高分子とブレンドした有機無機ハイブリッド太陽電池を開発した。SiQDは電子ドナーとなるP3HTまたはPTB7とともにシリコンインクに加工し，塗布によってバルクヘテロ構造を形成することで光起電力機能を顕在化させる。SiQD表面を水素で置換し，さらに表面不活化することで発電効率が5%まで向上した。SiQDには多量の結晶成...
【工学】機械工学：半導体量子ドット ／量子ドットを含む研究件
❏非線形光学効果を用いた結合可変な共振器量子電気力学系の実現(19K14627)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2019-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】長田 有登 東京大学, 大学院総合文化研究科, 特任助教 (90804138)
【キーワード】半導体量子ドット / フォトニック結晶共振器 / 集積量子光回路 / 量子ドット / ナノ光素子 (他11件)
【概要】本研究では、半導体自己形成量子ドットとフォトニック結晶共振器を用いた共振器量子電気力学系に、転写プリント法を用いた異種物質集積の技術を用いて新たな機能を付与することを目的とした。その要素技術としてはCMOSプロセスにより作製された光導波路への量子ドット－フォトニック結晶共振器強結合系の集積、および光導波路による量子ドットの共鳴的な励起を実現することができた。これらの成果は本研究の目的を達成するうえ...
❏シリコン量子ドットを用いた電子スピン量子ビット開発(21710137)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2009 - 2010
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 量子ナノエレクトロニクス研究センター, 助教 (00466856)
【キーワード】量子ドット / シリコン量子ドット / 量子コンピュータ / 少数電子素子 / 半導体量子ドット (他8件)
【概要】シリコン量子ドット中の電子スピンを量子ビットとして用いる量子情報デバイスの物理の解明、ハードウェアのための基本技術の実現を目的として研究を行ってきた。素子作製においては、エッチング条件とトップゲートのゲート絶縁膜形成条件の最適化を行い、制御性に優れたシリコン2重量子ドットの作製に成功した。本素子を用いて極低温における測定を行い、電子スピン状態に依存するトンネル現象の観測に成功した。 ...
❏青色発光SiCナノ粒子の高速大量合成とフラットパネル白色LEDの開発(20360095)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】野崎 智洋 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 特任准教授 (90283283)
【キーワード】量子ドット / 二酸化炭素排出削減 / 熱工学 / 反応工学 / 非平衡プラズマ (他15件)
【概要】従来法にない量産性と材料設計の高い自由度を兼ね備えた方法としてインフライトプラズマCVDを開発し,SiC量子ドットを大量合成することに成功した。反応時間によってナノ結晶のサイズを3-12nmで制御できること,さらに結晶サイズによってフォトルミネッセンスを900nmから650nmへ制御できることを実証した。カーボンナノチューブをマトリックスとして用い,量子ドットを分散させた薄膜を作成したが,量子ドッ...
【工学】機械工学：ナノマイクロ熱工学 ／量子ドットを含む研究件
❏量子ナノ構造界面層の創成と光電変換デバイス開拓(18H01378)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】野崎 智洋 東京工業大学, 工学院, 教授 (90283283)
【キーワード】ナノマイクロ熱工学 / 光電変換 / 量子ドット / プラズマＣＶＤ / 再生可能エネルギー (他8件)
【概要】量子サイズ効果を有するシリコンナノ粒子を合成し，印刷技術によって作成する高効率太陽電池を開発する。光電デバイスの性能は模擬太陽光とともに標準室内光も用いて評価した結果，標準LED光源に対して10%の変換効率を得た。シリコンナノ粒子の大量合成，シリコンインク作成，バルクヘテロ構造の開発と評価，そして高効率光電デバイスの開発まで一貫して実現することで低コスト高効率光電変換デバイスの実装への道筋を示した...
❏量子ナノ構造を有するハイブリッド薄膜太陽電池の開発(26289045)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】野崎 智洋 東京工業大学, 工学院, 教授 (90283283)
【キーワード】ナノマイクロ熱工学 / 太陽電池 / 再生可能エネルギー / プラズマCVD / 量子ドット (他8件)
【概要】量子サイズ効果を有するサイズが揃ったシリコン量子ドット（SiQD）を合成し，半導体高分子とブレンドした有機無機ハイブリッド太陽電池を開発した。SiQDは電子ドナーとなるP3HTまたはPTB7とともにシリコンインクに加工し，塗布によってバルクヘテロ構造を形成することで光起電力機能を顕在化させる。SiQD表面を水素で置換し，さらに表面不活化することで発電効率が5%まで向上した。SiQDには多量の結晶成...
【工学】材料工学：ZnS:Mn ／量子ドットを含む研究件
❏逆ミセル微小反応場によるハイブリッド型蛍光体ナノ粒子の合成および発光特性(14550678)
【研究テーマ】複合材料・物性
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】磯部 徹彦 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (30212971)
【キーワード】ZnS:Mn / 逆ミセル / フォトルミネッセンス / ナノ蛍光体 / ナノクリスタル (他11件)
【概要】逆ミセル微小反応場を用いてZnS:Mn^<2+>ナノクリスタル蛍光体をラウリルリン酸(PhosH)、SiO_2および両者によって表面修飾したサンプルを比較し、Mn2+による発光強度が増大する機構を追究した。その結果、ZnS:Mn^<2+>ナノ蛍光体にPhosHまたはSiO_2を修飾すると、量子閉じ込め効果や表面欠陥のキャッピング効果によって、Mn^<2+>の発光...
❏逆ミセル微小反応場を利用した表面修飾ナノ粒子の合成と発光特性(12750614)
【研究テーマ】複合材料・物性
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】2000 - 2001
【研究代表者】磯部 徹彦 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (30212971)
【キーワード】ZnS:Mn / 逆ミセル / フォトルミネッセンス / 蛍光体 / ナノ粒子 (他8件)
【概要】本研究では、界面活性剤によって形成される逆ミセルを微小反応場と利用してZnS:Mnナノクリスタルを合成し、さらにリン酸系界面活性剤PhosHを添加したときのMn^<2+>による発光の強度変化を調べた。ヘプタン/AOT/H_2O系逆ミセル溶液を調製し、同逆ミセル溶液80cm^3に1MZn(CH_3COO)_2水溶液0.545cm^3および0.1MMn(CH_3COO)_2水溶液0.05c...
【工学】電気電子工学：エネルギー移動 ／量子ドットを含む研究件
❏逆ミセル微小反応場によるハイブリッド型蛍光体ナノ粒子の合成および発光特性(14550678)
【研究テーマ】複合材料・物性
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】磯部 徹彦 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (30212971)
【キーワード】ZnS:Mn / 逆ミセル / フォトルミネッセンス / ナノ蛍光体 / ナノクリスタル (他11件)
【概要】逆ミセル微小反応場を用いてZnS:Mn^<2+>ナノクリスタル蛍光体をラウリルリン酸(PhosH)、SiO_2および両者によって表面修飾したサンプルを比較し、Mn2+による発光強度が増大する機構を追究した。その結果、ZnS:Mn^<2+>ナノ蛍光体にPhosHまたはSiO_2を修飾すると、量子閉じ込め効果や表面欠陥のキャッピング効果によって、Mn^<2+>の発光...
❏逆ミセル微小反応場を利用した表面修飾ナノ粒子の合成と発光特性(12750614)
【研究テーマ】複合材料・物性
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】2000 - 2001
【研究代表者】磯部 徹彦 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (30212971)
【キーワード】ZnS:Mn / 逆ミセル / フォトルミネッセンス / 蛍光体 / ナノ粒子 (他8件)
【概要】本研究では、界面活性剤によって形成される逆ミセルを微小反応場と利用してZnS:Mnナノクリスタルを合成し、さらにリン酸系界面活性剤PhosHを添加したときのMn^<2+>による発光の強度変化を調べた。ヘプタン/AOT/H_2O系逆ミセル溶液を調製し、同逆ミセル溶液80cm^3に1MZn(CH_3COO)_2水溶液0.545cm^3および0.1MMn(CH_3COO)_2水溶液0.05c...
【工学】電気電子工学：MEE ／量子ドットを含む研究件
❏フラーレン・GaAsヘテロ構造の結晶成長とその応用(20760203)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】西永 慈郎 早稲田大学, 高等研究所, 助教 (90454058)
【キーワード】フラーレン / GaAs / MBE / MEE / RHEED (他10件)
【概要】フラーレンC_<60>のMBE法によるエピタキシャル成長およびC_<60>を添加したGaAs、AlGaAsの物性について研究を進めた。C_<60>と基板結晶の格子不整合は大きいが,得られた結晶は極めて良く、C_<60>/GaAsヘテロ界面のRHEED振動観察によって、C_<60>成長初期層が基板表面再構成とC_<60>分子の立...
❏半導体量子ドット格子における量子相関に関する研究(14350170)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】堀越 佳治 早稲田大学, 理工学部, 教授 (60287985)
【キーワード】半導体ナノ構造 / 量子ドット / 量子細線 / MBE / MEE (他14件)
【概要】これまで半導体を用いた二次元電子系においては量子ホール効果、分数量子ホール効果をはじめとした様々な電子物性や量子相関が明らかにされてきた。しかしながらさらに次元性の低い一次元、ゼロ次元電子系では電子物性研究の進展やデバイス応用の研究が著しく遅れている。この原因は平坦な二次元構造では原子スケールの構造精度がほぼ完全に達成されているのに対し、一次元・ゼロ次元構造ではそれが極めて不完全であることによる。...
【工学】電気電子工学：窒化物半導体 ／量子ドットを含む研究件
❏極低温近接場分光法によるナノ構造中の電子波動関数のマッピングと制御(16310075)
【研究テーマ】ナノ構造科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2004 - 2006
【研究代表者】斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (70261196)
【キーワード】波動関数 / 近接場光学顕微鏡 / 量子ドット / 窒化物半導体 / 局所状態密度 (他9件)
【概要】低温(ヘリウム温度)・強磁場下にて動作し、かつ30nmの空間分解能を有する近接場光学顕微鏡(NSOM)を用いてイメージング分光をおこない、半導体量子ドット、ならびにその結合状態の波動関数マッピングをおこなった。おもな成果は以下のとおりである。 (1)GaAs界面量子ドットにおいて最低準位励起子、励起子分子、ならびに励起状態の励起子の波動関数マッピングをおこない、モデル計算との定量的な一致を得た。さ...
❏GaN系半導体量子ドットの電子構造と発光機構の原子レベルからの解明(10650001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】1998 - 1999
【研究代表者】斎藤 敏夫 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 助手 (90170513)
【キーワード】窒化物半導体 / 窒化ガリウム / 窒化インジウムガリウム / 量子ドット / 電子構造 (他11件)
【概要】近年、InGaN量子ドットのGaN上での成長、及びそれを活性層とするレーザ構造からのレーザ発振が報告されている。本研究において我々は、量子ドットの光学特性の理解のために、InGaN量子ドットの電子構造を強結合法を用いて理論計算した。InGaN量子ドットは、(1)バリア層に囲まれていないfree-standingなドット、及び、(2)GaNバリア層で囲まれたドット、の2種類について電子構造の計算を行...
❏半導体レーザーにおける光・電子相互作用の制御(10750223)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】1998 - 1999
【研究代表者】染谷 隆夫 東京大学, 生産技術研究所, 講師 (90292755)
【キーワード】青色面発光レーザ / 青色量子ドットレーザ / InGaN量子ドット / 有機金属気層成長 / 窒化物半導体 (他15件)
【概要】本研究では、新しい結晶成長法を活用して、ナノ構造に閉じ込められた電子が光と有効に相互作用する新しい微細構造を開発し、ナノ半導体レーザへの道を拓くことを目的として研究を進めてきた。その結果、次のような成果をあげることができた。 (1)T型量子細線の磁気フォトルミネセンス分光 低閾値の量子細線レーザを実現するためには、1次元電子の物性の解明が重要である。我々は、5nm寸法のT型量子細線の磁気フォトルミ...
【工学】電気電子工学：蛍光体 ／量子ドットを含む研究件
❏完全無機ペロブスカイトナノ結晶蛍光体の光劣化と自己回復機能の探究(20K15131)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】磯 由樹 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (00769705)
【キーワード】蛍光体 / ナノ結晶 / 量子ドット / ペロブスカイト / 光劣化 (他11件)
【概要】これまでの研究計画前期では合成したCsPbBr3 NCsの一部のBrをClおよびIに置換して励起光による光劣化と自己回復を評価し、それぞれの挙動について考察した。そこで十分な進展があったと判断し、研究計画後期を開始して表面リガンドによる自己回復能力の向上の検討を行った。使用する表面リガンドにはパーフルオロデカン酸(PFDA)を選択した。PFDAは強力にCsPbBr3 NCsの表面に吸着し、蛍光強度...
❏近紫外→可視波長変換量子ドットによる太陽電池性能の向上(18H02061)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】磯部 徹彦 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30212971)
【キーワード】蛍光体 / 量子ドット / 波長変換 / 太陽電池
【概要】太陽電池モジュールでは、部材を紫外光から保護するために、紫外光吸収剤が使用されているので、波長400 nm以下の分光感度が低下している。紫外光吸収剤の代わりに、紫外光を可視光へ変換できる蛍光体を用いれば、太陽電池モジュールの部材を保護するのと同時に、紫外光に対する太陽電池モジュールの分光感度を向上することができる。本研究では、太陽電池モジュールの分光感度の高い可視光に対して透明であり、劣化の原因と...
❏逆ミセル微小反応場によるハイブリッド型蛍光体ナノ粒子の合成および発光特性(14550678)
【研究テーマ】複合材料・物性
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】磯部 徹彦 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (30212971)
【キーワード】ZnS:Mn / 逆ミセル / フォトルミネッセンス / ナノ蛍光体 / ナノクリスタル (他11件)
【概要】逆ミセル微小反応場を用いてZnS:Mn^<2+>ナノクリスタル蛍光体をラウリルリン酸(PhosH)、SiO_2および両者によって表面修飾したサンプルを比較し、Mn2+による発光強度が増大する機構を追究した。その結果、ZnS:Mn^<2+>ナノ蛍光体にPhosHまたはSiO_2を修飾すると、量子閉じ込め効果や表面欠陥のキャッピング効果によって、Mn^<2+>の発光...
【工学】電気電子工学：顕微分光 ／量子ドットを含む研究件
❏ナノ光学による半導体単一量子ドット中の非線形光学過程の研究(19340079)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2007 - 2008
【研究代表者】南 不二雄 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (30200083)
【キーワード】ナノ光学 / 半導体 / 量子ドット / 過渡現象 / 顕微分光 (他7件)
【概要】光照射された金属探針先端に誘起される表面プラズモンが生成する局在増強場を利用することにより、探針直下のナノメートルサイズの空間領域の物質のみを強く光励起することができる新しいナノ分光法である探針増強ナノ光学分光装置を作成するために、既存のSPMコントローラーを用いて金属探針を液体ヘリウム温度で任意の場所に移動させるシステムを作製した。空間分解能が数10nmの液体ヘリウム温度で動作するナノ分光装置が...
❏大気圧非平衡プラズマのミクロ構造解明とナノ量子物性材料合成プロセスへの展開(18686018)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2006 - 2007
【研究代表者】野崎 智洋 東京工業大学, 大学院・理工学院研究科, 助教 (90283283)
【キーワード】大気圧非平衡プラズマ / 量子ドット / 単層カーボンナノチューブ / ナノテクノロジー / ナノ材料 (他9件)
【概要】大気圧では,バルクプラズマと電極(または合成基板)の境界領域に厚さ約100μmの衝突性シースが形成される。このシースには1000 V/cmを超える高電界領域が形成されるにもかかわらず,大気圧では粒子間の衝突頻度が高いためにイオンは加速しきれない(イオンエネルギー:0.01eV以下)。このような大気圧独自の反応系が大きな注目を集め,先進材料合成プロセスの実現に向けた基礎・応用研究が急展開している。本...
【工学】電気電子工学：メソスコピック ／量子ドットを含む研究件
❏メゾスコピック複合系を利用した多体効果による量子状態の制御と観測の理論研究(21K03415)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】阪野 塁 東京大学, 物性研究所, 助教 (00625022)
【キーワード】量子多体効果 / 局所フェルミ流体 / 量子ドット / 近藤効果 / 輸送現象 (他10件)
【概要】極低温で量子多体効果の起こっているカーボンナノチューブで作成された量子ドットの電流特性を、実験グループと協力し明らかにした。特に量子ドットに局所フェルミ流体状態が形成されるときの、電流のバイアス電圧に対する非線形特性も注目した。その結果、磁場やドット準位の変動に対する応答中に、既存の局所フェルミ流体論を超えた、フェルミ流体補正効果の実験観測において初めて成功した。フェルミ流体補正項は３体相関の寄与...
❏量子ドットを用いた多体効果の実験的研究(17204023)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】勝本 信吾 東京大学, 物性研究所, 教授 (10185829)
【キーワード】量子ドット / メゾスコピック / 量子コンピュータ / トンネル現象 / 少数電子素子 (他6件)
【概要】2つの量子ドットを並列させ,一方においてFano近藤効果を生じさせる.もう一方の量子ドットスピンをON/OFFさせることで,Fano近藤効果が消失/出現することを確認した.すなわち,RKKY相互作用を発生させることで,近藤温度が著しく低下したことになり,近藤効果とRKKY相互作用の相克という最も単純な描像を確認する結果となった. 量子ドット内多体効果によって,ドットの量子状態の充填順序は1電子エネ...
❏メソスコピック・エレクトロニクス(07044120)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】国際学術研究
【研究期間】1995 - 1997
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 教授 (30134638)
【キーワード】メソスコピック / 量子ナノ構造 / 量子ドット / 超格子 / 共鳴トンネル (他8件)
【概要】本年度は以下の研究を行い成果を得た。 (1)半導体超微細加工プロセス・評価技術に関しては,選択的結晶成長法や電子線描画装置を用いて,10nmサイズの極微細構造を作製するプロセスを確立した.また,減圧下での結晶成長法を用い,10nm以下の半導体量子ドット構造を自然形成させる技術の開発にも成功した.これらの半導体微細構造は,GaAsやInAsなどの化合物半導体のみならず,Siにおいても作製に成功してい...
【工学】電気電子工学：単電子トランジスタ ／量子ドットを含む研究件
❏自己形成量子ドットを用いた単電子トランジスタの試作研究(13555100)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2002
【研究代表者】陽 完治 北海道大学, 量子界面エレクトロニクス研究センター, 教授 (60220539)
【キーワード】自然形成InAs量子ドット / 単電子効果 / スピン / スピン軌道相互作用 / 狭ギャップ半導体 (他17件)
【概要】(1)単電子トランジスタ構造中に数個の自然形成量子ドットを集積したトランジスタは、異なるドットの帯電効果が重なった電圧電流特性を示し、個々の量子ドットからの影響をはっきりと分離をすることは容易ではない。それに比べて多数の自然形成量子ドットを集積した単電子トランジスタ構造の方が個々の帯電効果が平均化されて単一ドットが集積されたトランジスタ動作をすることがわかった。 (2)量子細線トランジスタのチャン...
❏揺らぎを排した量子スケールMOSFETにおける物理現象の探究と集積化応用の研究(13450135)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】平本 俊郎 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20192718)
【キーワード】半導体 / シリコンMOSFET / 量子効果 / クーロンブロッケード / 単電子トランジスタ (他16件)
【概要】本研究の目的は、サイズ揺らぎを極力抑制したナノスケールMOSFETの物理現象の解明し、その物理現象の集積回路デバイスに積極的に応用することである。電子ビーム露光装置とエッチング技術により、10nm以下の極めて微細なナノデバイスを制御性良く作製する技術を確立した。この技術で作製したデバイスでは、室温のおいて明瞭に量子効果と単電子効果が現れる。量子効果は、電子の基底準位の上昇によるしきい値電圧の上昇と...
【工学】電気電子工学：シリコンフォトニクス ／量子ドットを含む研究件
❏オンチップ光シンセサイザ(19H02634)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】北 智洋 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (40466537)
【キーワード】シリコンフォトニクス / 量子ドット / 半導体レーザ / 波長可変レーザ / 光シンセサイザー (他6件)
【概要】微小なシリコンチップ内で光波の周波数、強度、位相を精密に制御する事が可能な光波制御チップと量子ドット光増幅器を結合する事で、複数の波長のレーザ光を出力可能なヘテロジニアス多波長レーザを作製した。二波長可変ヘテロジニアスレーザからの出力光をフォトディテクタによって電気信号に変換する事で20～400 GHzの非常に広い帯域のミリ波を出力できることを示した。 ...
❏次世代光通信方式のためのシリコンフォトニクス波長可変レーザーの研究(25420312)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】北 智洋 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40466537)
【キーワード】波長可変レーザ / シリコンフォトニクス / 狭線幅レーザ / リング共振器 / 量子ドット (他7件)
【概要】シリコンフォトニクスを用いて作製した波長可変フィルタチップと化合物半導体光増幅器とを効果的に組み合わせることで、超小型シリコンフォトニクス波長可変レーザを開発した。1. 光通信におけるC帯及びL帯をカバーする99 nmの波長可変範囲を達成。2. 外部共振器を長尺化することで約15 kHzの狭線幅発振が可能な波長可変レーザを開発。3. 高出力時のレーザ発振の不安定化の原因がシリコンの非線形光学効果に...
【工学】電気電子工学：量子カスケードレーザー ／量子ドットを含む研究件
❏量子ナノ構造中の電子波束のデコヒーレンスと伝導・損失・利得スペクトルに関する研究(15206037)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2003 - 2005
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】テラヘルツ電磁波 / 量子ナノ構造 / 超格子 / ブロッホ振動 / トランジスタ (他13件)
【概要】本研究では、テラヘルツ(THz)電磁波の放射・吸収をプローブとして、量子ナノデバイスの伝導ダイナミクスを解明することを目的に研究を行い、以下のような主な成果を得た。 1)半導体超格子中の電子波束のダイナミクスと伝導・損失・利得の解明:半導体超格子中でブロッホ振動する電子が放射するテラヘルツ電磁波のスペクトルの解析から、電子の伝導度スペクトルがブロッホ周波数以下で負になることを示し、超格子中にブロッ...
❏1.5μm帯光通信用半導体量子カスケードレーザの基礎研究(10305028)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】1998 - 2000
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30134638)
【キーワード】量子ドット / 量子カスケードレーザ / 半導体レーザ / MOCVD / MBE (他8件)
【概要】本研究は,将来の集積電子素子と光素子の融合を目指して、ユニポーラーキャリア動作に基づいた量子カスケード構成による1.5μm波長帯の半導体レーザを実現するための、半導体ヘテロ構造について、結晶成長技術および物理的基礎を中心に研究を行うことを目的としている。 伝導帯において大きなバンド不連続性を実現することが可能なGaN/AlGaN系におけるサブバンド間遷移について研究に取り組んだ。まず、AlGaN/...
【工学】電気電子工学：量子デバイス ／量子ドットを含む研究件
❏単一飛行電子を用いた量子電子光学実験の基盤技術の開発(20H02559)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】高田 真太郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (90805144)
【キーワード】量子電子光学 / 表面弾性波 / 量子デバイス / 飛行量子ビット / 量子ドット (他9件)
【概要】「GaAs/AlGaAs半導体二次元電子系における量子電子光学実験に向けた基盤技術の開発」に関しては、まずピコ秒スケールの電圧パルスを活用し、表面弾性波によって運ばれる単一電子の飛行中の位置分布を調べた。その結果、ある閾値を超える強度の表面弾性波で電子を移送することで、特定の表面弾性波のポテンシャル底を選び、電子を運べることを示した。現在は、その知見を利用し、結合量子細線に２個の電子を同期して注入...
❏ダイヤモンド伝導キャリアスピンデバイスの新規創製と物理開拓(18K18996)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2018-06-29 - 2021-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子ドット / 量子情報 / 量子デバイス / スピンデバイス / スピン軌道相互作用
【概要】将来的にダイヤモンド量子構造中の伝導キャリアのスピン輸送を実現し、スピンダイナミクスに関わる根本の物理を解明するため、その基盤技術を開発した。素子については、構造検討、素子設計を行い、物理の解明に向けては、国内外の研究者らとの議論や第一原理計算も含めた理論的アプローチを進めることで、電子状態に関する理解を深めた。測定系の構築については、高周波系を導入し、順調に進めることができ、シリコン系素子を用い...
❏シリコン量子ドット中のスピン状態に関する高速読み出し技術の開発と物理の解明(16F16806)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2016-11-07 - 2019-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子ドット / 量子デバイス / スピン / 量子情報 / シリコン (他7件)
【概要】本研究の目的は、スピン状態を高速に読み出す技術を開発し、シリコン量子ドット中のスピンコヒーレンスの物理を解明することにある。本研究により、スピン軌道相互作用の大きさを定量的に評価し、さらに電場や磁場に対するスピン軌道相互作用の大きさやスピン緩和時間の依存性を得ることを目指している。 具体的には、MOS構造を利用したpチャネルの量子ドットを作製し、高速読み出しに使用する単正孔トランジスタを量子ドット...
【工学】電気電子工学：量子ナノ構造 ／量子ドットを含む研究件
❏回折限界をはるかに超える原子スケールテラヘルツナノサイエンスの開拓(17H01038)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】単一分子トランジスタ / テラヘルツ電磁波 / ナノギャップ電極 / カーボンナノチューブ / フラーレン (他17件)
【概要】近年、ナノワイヤー、分子などナノ量子構造を用いてトランジスタを形成し、その中における電子のダイナミクスを応用して、エレクトロニクスに新しい局面を拓こうとする研究が重要となりつつある。しかし、ナノ構造の物性解明と制御に非常に有効なテラヘルツ（THz）電磁波と極微細なナノ量子構造との相互作用は極めて弱い。 本研究では、nmオーダーのギャップを有する極微金属電極をTHz電磁波に対するアンテナとして用いる...
❏高密度自己組織化量子ドットアレイの作製と光電変換メカニズムの解明と制御(26246017)
【研究テーマ】結晶工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】岡田 至崇 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット太陽電池 / 中間バンド太陽電池 / 自己組織化量子ドット / ２段階光吸収過程 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】従来のpn接合間の最適なエネルギー位置に新たにバンド構造を導入した中間バンド型太陽電池が実現できると、エネルギー変換効率の理論値は60%(集光時)を上回り、現在の単結晶Si太陽電池の２～３倍の発電量が得られる。このような太陽電池を実現する素子構造として、高密度、高均一で周期配列させた量子ドット超格子(ドット結晶)が挙げられる。 本研究では価電子帯から中間バンドへ、また中間バンドから伝導帯への励起強...
❏半導体ナノ構造を用いたホットキャリア太陽電池に関する研究(14F04767)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2014-04-25 - 2017-03-31
【研究代表者】岡田 至崇 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40224034)
【キーワード】ホットキャリア大陽電池 / 量子ナノ構造 / エネルギー選択性コンタクト / キャリア熱緩和過程 / 量子ドット (他6件)
【概要】本研究では、量子ナノ構造を用いたホットキャリア吸収層及びエネルギー選択性コンタクトの設計と作製、ホットキャリア太陽電池の実現に向けた材料評価、素子特性評価を行うことを目的とした。まずGaAs/AlGaAs多重量子井戸をホットキャリアの吸収層として用いることを検討した結果、量子閉じ込め構造によりキャリアの熱緩和時間の長寿命化が期待され、実際に作製した試料において、可視光レーザで励起した光キャリア温度...
【工学】電気電子工学：ヒ化インジウム(InAs) ／量子ドットを含む研究件
❏スピンチャンネルから量子ドットへのスピンブロッケードとその量子ビットへの応用(20241033)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】陽 完治 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (60220539)
【キーワード】スピントランジスタ / スピン注入 / スピントロニクス / 量子計算 / 量子ドット (他13件)
【概要】インジウム砒素系化合物半導体と鉄電極界面における界面反応により生成される化合物がスピン注入効率をブロックしていることを界面の相図を調べることにより探索した。鉄系のスピン源を用いて観測されたスピントランジスタの電流振動が理論計算とよく一致していることを確認した。金コロイドを用いるインジウム砒素ナノワイヤの結晶成長の最適化を応用してナノワイヤスピントランジスタを作製し、スピン軌道相互作用に起因すると思...
❏ナノギャップ電極を用いた単一InAs量子ドットの電子状態の解明と素子応用の探索(19560338)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】柴田 憲治 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (00436578)
【キーワード】電子デバイス・集積回路 / 量子ドット / 単一電子トランジスタ / 超伝導 / 強磁性 (他10件)
【概要】自己形成InAs(インジウム砒素)量子ドットは、先端光学デバイスや量子情報処理への応用が期待されている。本研究では、極微ギャップを有する金属電極により単一の量子ドットにアクセスし、その電子状態の制御と読み出しを電気的に行う技術の開拓と新規物性の解明に従事した。その結果、電子を1個の単位で制御可能な単一電子トランジスタを形成することに成功した。更に、この素子においては、電子スピン相互作用やクーロン相...
❏積層InAs量子ドット間の波動関数カップリングの制御と長波長帯レーザへの応用(17560005)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】斉藤 敏夫 (斎藤 敏夫) 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 助教 (90170513)
【キーワード】半導体物性 / 量子ドット / InAs / 波動関数 / 半導体レーザ (他12件)
【概要】積層InAs量子ドットの特殊な場合として、量子ドット間の障壁層がなく量子ドットがコラム型に直接接合した構造(コラム型InAs量子ドット)の成長が報告されている。この結果を解釈するために、コラム型量子ドットの偏光特性の積層数依存性(積層数1〜9)を、Valence-Force-Field法による歪分布の計算とそれに基づく8バンドk・p法による電子構造の計算により理論解析した。その結果、コラム型量子ド...
【工学】電気電子工学：量子細線 ／量子ドットを含む研究件
❏単一飛行電子を用いた量子電子光学実験の基盤技術の開発(20H02559)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】高田 真太郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (90805144)
【キーワード】量子電子光学 / 表面弾性波 / 量子デバイス / 飛行量子ビット / 量子ドット (他9件)
【概要】「GaAs/AlGaAs半導体二次元電子系における量子電子光学実験に向けた基盤技術の開発」に関しては、まずピコ秒スケールの電圧パルスを活用し、表面弾性波によって運ばれる単一電子の飛行中の位置分布を調べた。その結果、ある閾値を超える強度の表面弾性波で電子を移送することで、特定の表面弾性波のポテンシャル底を選び、電子を運べることを示した。現在は、その知見を利用し、結合量子細線に２個の電子を同期して注入...
❏経路積分モンテカルロ法によるメゾスコピック素子の動的応答解析(21740220)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2009 - 2011
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】物性理論 / メゾスコピック系 / 量子ドット / 量子コンピュータ / 量子細線
【概要】量子ホール効果を利用して作成された一次元電子系と量子ドットを結合させた系の動的輸送特性を理論的に解析した。電子間相互作用が強くなると量子相転移現象が生じ、電子の量子コヒーレンスが完全に失われて、これまでの理論で記述できない動的応答が得られることを示した。また単一電子注入におけて電子間相互作用が量子コヒーレンスに及ぼす影響を評価した。近藤量子ドットの電流相関や非平衡版オンサーガー関係式についても研究...
❏メゾスコピック系の伝導における相互作用と導線の効果(17340115)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2005 - 2008
【研究代表者】羽田野 直道 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70251402)
【キーワード】物性基礎論 / ナノ材料 / 量子ドット / 計算物理 / 共鳴状態 (他26件)
【概要】メゾスコピック系の電気伝導において、メゾスコピック系内の電子間相互作用や、メゾスコピック系に接続されている導線がどのような効果を及ぼすかを議論した。前者が多体の束縛状態を、後者が共鳴状態を生み出すことを明らかにした。 ...
【工学】電気電子工学：量子箱 ／量子ドットを含む研究件
❏ZnSe系量子箱の自然構築法開発に関する基礎研究(09750006)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】1997 - 1998
【研究代表者】小林 正和 千葉大学, 工学部, 助教授 (10241936)
【キーワード】量子ドット / 硫化カドミウム / セレン化亜鉛 / 分子線エピタキシー / フォトルミネッセンス (他14件)
【概要】昨年度までの成果を元に本年度はCdS量子ドットの発光の短波長化と発光素子応用を主に検討を行った。その結果、 ● 昨年度までの成果ではCdS量子ドットから明るい発光が確認されたがその発光波長は青色領域には入っていなかった。そこで、量子ドットのサイズを小さくすることを試み、量子準位による発光の高エネルギー化を計った。その結果、青色領域にまで発光波長の制御が可能なことが明らかになった。これらのことより、...
❏半導コヒーレント・テラヘルツ電磁波発生用半導体集積デバイスの開発研究(08555081)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】1996 - 1997
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 国際産学共同研究センター, 教授 (30134638)
【キーワード】量子ドット / 微小共振器 / 量子井戸 / テラヘルツ電磁波 / 量子ナノ構造 (他11件)
【概要】情報通信技術の発達はさまざまな電磁波領域の開拓を必要としてきている。これは単に情報量の増大のみならず、さまざまな情報のやりとりを実現するために要請されてきている。 本試験研究では、21世紀のテラビット級情報ネットワーク構築をめざした基礎技術として、コヒーレント・テラヘルツ電磁波発生のための半導体集積デバイスの開発研究を行い、テラヘルツもしくはフェムト秒テクノロジーという研究分野の実用化に寄与するこ...
❏半導体ナノ構造における超高速光、電子相互作用の制御と次世代超高性能レーザへの応用(07405018)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】1995 - 1997
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 国際産学共同研究センター, 教授 (30134638)
【キーワード】量子ドット / 微小共振器 / フォトニック結晶 / STM / レーザ (他13件)
【概要】1982年に量子ドットレーザが提案されて以来、半導体ナノ構造構造の研究は急速に発展し、固体物理およびエレクトロニクスの研究分野に大きなインパクトをもたらしてきた。しかし、これまでの多大な努力にもかかわらず、形成技術や量子ドットの物性の解明が十分ではないため、現時点においては量子ドットレーザが当初予想されたような性能を実現するには至っていなかった。 本研究では、量子ドットの形成および物性物理の解明を...
【工学】電気電子工学：ステップエッジ ／量子ドットを含む研究件
❏半導体微小共振機と量子細線構造を有する次世代超高性能レーザの試作研究(06555100)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】試験研究(B)
【研究期間】1994 - 1995
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30134638)
【キーワード】量子ナノ構造 / MOCVD / 量子細線 / 量子箱 / 微小共振器 (他12件)
【概要】21世紀の超高速大容量光情報伝送や光情報処理の実現のためには、時間軸と空間軸の両方において高密度化が可能な光源の開発が不可欠である。しかし実現の道はそれほど近くはない。したがって、このような次世代光技術をささえるために新たな半導体レーザを開拓し、その技術を確立することは急務といわざるを得ない。 本試験研究では、上述の究極レーザのひとつとして、量子細線を活性層に有する垂直型微小共振器レーザをこれまで...
❏歪量子マイクロ構造を有する超高性能半導体レーザの基礎研究(05452194)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】一般研究(B)
【研究期間】1993 - 1994
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30134638)
【キーワード】量子細線 / 量子箱 / 歪構造 / MOCVD / 量子ドット (他8件)
【概要】本研究では、新たに「歪(ひずみ)」の効果を量子細線や量子ドットに導入することにより、半導体レーザの超高速化を図ることを目的として基礎研究を行う。そのために歪量子細線や量子ドットなどいわゆる「歪量子マイクロ構造」をMOCVD選択成長法を用いて実現する。さらにこれらの技術に基づき、電子・光物性を実験的に明かに歪量子マイクロ構造を有するレーザ(すなわち歪量子細線レーザおよび歪量子ドットレーザ)の実現を図...
【工学】電気電子工学：量子閉じ込め ／量子ドットを含む研究件
❏半導体低次元電子系における核スピン偏極の電気的検出(24340065)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】町田 友樹 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (00376633)
【キーワード】半導体核スピン / 量子ホール効果 / 低次元電子系 / 物性実験 / 半導体物性 (他9件)
【概要】AlGaAs/GaAs二次元電子系ホールバー型素子を作製し、偶数量子ホール状態における動的核スピン偏極をpump&probe検出法により検出した。偶数ランダウ準位充填率の量子ホール状態においてはブレークダウンに伴う電流－電圧曲線のヒステリシスが観測されないため動的核スピン偏極が生じないと一般に理解されていたが、偶数量子ホール状態においても量子ホール効果ブレークダウンに起因する動的核スピン偏...
❏高度な量子情報通信機能に向けた半導体中の単一不純物準位の制御と利用に関する研究(22360133)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】佐久間 芳樹 独立行政法人物質・材料研究機構, 先端フォトニクス材料ユニット, グループリーダー (60354346)
【キーワード】量子閉じ込め / 量子ドット / 励起子 / 単一光子 / 等電子準位 (他7件)
【概要】発光波長や強度などの特性が揃った単一光子源への応用を目指し、III-V族半導体中の等電子不純物による局在準位の制御と利用に関する研究を行った。具体的には、ガリウム砒素中の窒素不純物の最適なドーピング手法を調べ、エネルギーの揃った単一光子発生を世界で初めて実証するとともに、発光寿命や偏光などの特性について明らかにした。本研究によって多くの基礎データが取得でき、今後の技術開発に不可欠な有益な知見が得ら...
❏半導体量子リングと関連ナノ構造による電子と正孔の新制御法の開発と素子応用の探索(17206034)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】榊 裕之 豊田工業大学, 工学部, 教授 (90013226)
【キーワード】量子リング構造 / 半導体ナノ構造 / GaSb / 第2種ヘテロ構造 / 量子閉じ込め (他8件)
【概要】本研究では、新電子素材として注目される10nm級の半導体細線やドット(粒)の研究を基盤に、円環状の量子リング構造の自己形成法を探るとともに、これらのナノ構造中の電子と正孔の量子状態を理論・実験の両面から解明し、それらを巧みに制御し、優れた機能を持つ素子への応用可能性を明らかにする研究を行った。まず、正孔のみを捕縛し、電子を排除する機能を持つ(GaAl)Sb系の第2種(TypeII)のナノ構造に着目...
【工学】電気電子工学：スピンエレクトロニクス ／量子ドットを含む研究件
❏半導体低次元電子系における核スピン偏極の電気的検出(24340065)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】町田 友樹 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (00376633)
【キーワード】半導体核スピン / 量子ホール効果 / 低次元電子系 / 物性実験 / 半導体物性 (他9件)
【概要】AlGaAs/GaAs二次元電子系ホールバー型素子を作製し、偶数量子ホール状態における動的核スピン偏極をpump&probe検出法により検出した。偶数ランダウ準位充填率の量子ホール状態においてはブレークダウンに伴う電流－電圧曲線のヒステリシスが観測されないため動的核スピン偏極が生じないと一般に理解されていたが、偶数量子ホール状態においても量子ホール効果ブレークダウンに起因する動的核スピン偏...
❏多端子量子ドット系の理論研究：制御可能なスピンホール効果の提案(22540333)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (00221812)
【キーワード】メゾスコピック系 / 量子ドット / スピンエレクトロニクス / スピン軌道相互作用 / 近藤効果 (他9件)
【概要】半導体量子ドットに３本以上のリードを接続した多端子系の示す物理現象を理論的に研究した。(1) スピン軌道相互作用がはたらく量子ドット多端子系では、スピンホール効果によってスピン分極電流が得られること、その分極率はゲート電圧によって電気的に制御可能であることを示した。(2) 微小なリングに埋め込まれた量子ドットの近藤効果を解析し、近藤効果のリングサイズ依存性、輸送特性における非弾性過程、多端子系で検...
❏グラフェンにおけるナノエレクトロニクスとスピントロニクス(20840011)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(スタートアップ)
【研究期間】2008 - 2009
【研究代表者】江澤 雅彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (10504805)
【キーワード】グラフェン / 半導体 / ナノエレクトロニクス / スピントロニクス / 量子ドット (他11件)
【概要】グラフェン及びグラフェン派生物質に付随する物理現象は,現在の物性物理で最も注目を集めている物の一つである.特に,グラフェンを一次元状に切り出したグラフェン・ナノリボンに関しては多くの研究がなされている.同様に重要な物質として,グラフェン・ナノディスクがある.これは閉じた境界を持つグラフェン派生物である.このナノディスクという新しい物理系の豊かな電磁的性質を明らかにし,バンド構造などの基礎的物性から...
【工学】電気電子工学：赤外光 ／量子ドットを含む研究件
❏量子ドットの光イオン化を用いた超高感度中赤外光検出器の開発(13555104)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】量子ドット / 光検出 / 量子ナノ構造 / ヘテロ構造 / 赤外光 (他11件)
【概要】波長数μm^〜数十μmの中赤外帯の光検出は、リモートセンシングや排ガス計測などの環境計測、宇宙物理、暗視装置、バイオ関連等の応用分野で極めて重要な技術となりつつある。近年、その作製技術や物性の理解が急速に進展しつつある自己組織InAs量子ドットは、作製の容易さ、電子閉じ込めエネルギー、光との散乱断面積の大きさ等の観点から、中赤外光検出の活性層として極めて魅力的である。 本研究では、高移動度変調ドー...
❏ナノ構造内の電子遷移の新制御法と近赤外・中赤外域光変調機能デバイスの開発(11555091)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1999 - 2001
【研究代表者】榊 裕之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90013226)
【キーワード】ナノ構造 / 量子ドット / 量子細線 / 量子井戸薄膜 / 量子準位 (他20件)
【概要】10nm級の量子(井戸)薄膜・量子細線・量子ドットなど半導体ナノ構造において、その内部に形成される一連のエネルギー準位やサブバンドの関与する電子の光学遷移や散乱過程を制御する手法を探索するとともに、光変調デバイスへの応用可能性を探る研究を進め、以下に示す知見を得た。 まず、量子ドットに関しては、(1a)積層ドットに電界を加えた時の光吸収スペクトルの解析を進め、禁制遷移の寄与や吸収線の幅や高さを制御...
【工学】電気電子工学：スピンデバイス ／量子ドットを含む研究件
❏ダイヤモンド伝導キャリアスピンデバイスの新規創製と物理開拓(18K18996)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2018-06-29 - 2021-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子ドット / 量子情報 / 量子デバイス / スピンデバイス / スピン軌道相互作用
【概要】将来的にダイヤモンド量子構造中の伝導キャリアのスピン輸送を実現し、スピンダイナミクスに関わる根本の物理を解明するため、その基盤技術を開発した。素子については、構造検討、素子設計を行い、物理の解明に向けては、国内外の研究者らとの議論や第一原理計算も含めた理論的アプローチを進めることで、電子状態に関する理解を深めた。測定系の構築については、高周波系を導入し、順調に進めることができ、シリコン系素子を用い...
❏量子スピン情報素子に向けた新構造シリコン量子ドットの開発(26709023)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子デバイス / スピンデバイス / 量子情報 / 量子ドット / スピン (他8件)
【概要】本研究の目的は、新構造のシリコン量子ドットを開発し、スピンを情報の担い手として用いる量子計算の物理の解明、ハードウェアのための基本技術の実現を行うことにあった。将来的に既存シリコンテクノロジーと量子計算機の融合を目指すものであった。物理としては、シリコン量子ドット構造に特有のスピン緩和要因、バレーやスピンの関与する電子輸送特性を明らかにした。技術としては、Si基板やSi/SiGeヘテロ基板を利用し...
❏量子情報変換に向けたシリコン量子ドット素子の開発(26630151)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子デバイス / スピンデバイス / 量子情報 / 量子ドット
【概要】将来的な量子光通信への応用を目指し、シリコン量子ドット素子の開発を行った。サイズの異なるシリコン量子ドットを２つ結合させた素子を作製し、各量子ドットにおける量子的なエネルギーの異なる状態を実現した。また、安定的に動作するシリコン量子ドットを実現した。具体的には、薄膜化したシリコンを用いて量子ドットを作製し、量子ドットの帯電エネルギーの増大を実証した。大きな帯電エネルギーは、光照射時の素子の安定性の...
【工学】電気電子工学：スピン注入 ／量子ドットを含む研究件
❏量子デバイスを用いたスピンホール効果の研究(21340078)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2009 - 2011
【研究代表者】勝本 信吾 東京大学, 物性研究所, 教授 (10185829)
【キーワード】スピン軌道相互作用 / スピン流 / アンドレーフ反射 / スピンホール効果 / 量子ドット (他9件)
【概要】スピン軌道相互作用により量子ポイントコンタクトが非磁性半導体中でスピンフィルターとして動作することを検証した.常伝導体を超伝導体で挟んだ構造に生じるアンドレーフ束縛状態において,横電流によって生じたスピンホール効果によって異常伝導度が大きく抑えられる効果を見出した. ...
❏スピンチャンネルから量子ドットへのスピンブロッケードとその量子ビットへの応用(20241033)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】陽 完治 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (60220539)
【キーワード】スピントランジスタ / スピン注入 / スピントロニクス / 量子計算 / 量子ドット (他13件)
【概要】インジウム砒素系化合物半導体と鉄電極界面における界面反応により生成される化合物がスピン注入効率をブロックしていることを界面の相図を調べることにより探索した。鉄系のスピン源を用いて観測されたスピントランジスタの電流振動が理論計算とよく一致していることを確認した。金コロイドを用いるインジウム砒素ナノワイヤの結晶成長の最適化を応用してナノワイヤスピントランジスタを作製し、スピン軌道相互作用に起因すると思...
❏自己形成量子ドットを用いた単電子トランジスタの試作研究(13555100)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2002
【研究代表者】陽 完治 北海道大学, 量子界面エレクトロニクス研究センター, 教授 (60220539)
【キーワード】自然形成InAs量子ドット / 単電子効果 / スピン / スピン軌道相互作用 / 狭ギャップ半導体 (他17件)
【概要】(1)単電子トランジスタ構造中に数個の自然形成量子ドットを集積したトランジスタは、異なるドットの帯電効果が重なった電圧電流特性を示し、個々の量子ドットからの影響をはっきりと分離をすることは容易ではない。それに比べて多数の自然形成量子ドットを集積した単電子トランジスタ構造の方が個々の帯電効果が平均化されて単一ドットが集積されたトランジスタ動作をすることがわかった。 (2)量子細線トランジスタのチャン...
【工学】電気電子工学：窒化ガリウム ／量子ドットを含む研究件
❏GaN系量子ドット構造中の分極電界の制御とレーザ特性の高性能化に関する理論解析(14550003)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2002 - 2003
【研究代表者】斉藤 敏夫 (斎藤 敏夫) 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 助手 (90170513)
【キーワード】窒化ガリウム / 量子ドット / 自発分極 / ピエゾ分極 / 歪分布 (他9件)
【概要】AlN障壁層中のGaN量子ドットの電子状態を分極ポテンシャルに依存したsp^3強結合法を用いて原子レベルから理論計算した。本研究では、Keating型のValence-Force-Fieldポテンシャルを用いて歪分布の計算を行い、有限差分法を用いて分極によって誘起されたポテンシャルと電界の分布を計算した。ここでは、自発分極と歪によるピエゾ分極を計算に取り入れている。GaNドットの形状は、頂点の切り...
❏次世代光記憶装置用青紫色ガリウムナイトライド微小共振器型面発光レーザの開発研究(13355015)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (30134638)
【キーワード】微小共振器 / 量子ドット / 強化ガリウム / 面発光LED / 面発光レーザ (他14件)
【概要】電流注入型窒化物半導体青色面発光レーザの実現に向けた基盤技術の確立をはかった。本年度の主な成果は下記の通りである。 1.高反射率n型AlGaN/GaN分布ブラッグ反射鏡(DBR)の作製 GaN層結晶成長時のキャリアガス流量を最適化し、面内均一性の改善に成功した。また、成長温度の誤差変動を1℃単位で補正し、DBRの膜厚揺らぎを抑制した。これらの結果、ノンドープDBR(33周期)上にn型DBR(9周期...
❏GaN系半導体量子ドットの電子構造と発光機構の原子レベルからの解明(10650001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】1998 - 1999
【研究代表者】斎藤 敏夫 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 助手 (90170513)
【キーワード】窒化物半導体 / 窒化ガリウム / 窒化インジウムガリウム / 量子ドット / 電子構造 (他11件)
【概要】近年、InGaN量子ドットのGaN上での成長、及びそれを活性層とするレーザ構造からのレーザ発振が報告されている。本研究において我々は、量子ドットの光学特性の理解のために、InGaN量子ドットの電子構造を強結合法を用いて理論計算した。InGaN量子ドットは、(1)バリア層に囲まれていないfree-standingなドット、及び、(2)GaNバリア層で囲まれたドット、の2種類について電子構造の計算を行...
【工学】電気電子工学：分子線エピタキシー(MBE) ／量子ドットを含む研究件
❏高密度自己組織化タイプⅡ量子ドット超格子の作製と光起電力物性の制御(19H02541)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】岡田 至崇 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット / 自己組織化量子ドット / 分子線エピタキシー / タイプⅡ超格子 / 量子ドット太陽電池 (他13件)
【概要】量子ドットを利用した中間バンド太陽電池の高効率化に向けて、次に挙げた課題を解決する必要がある。(1)中間バンドが再結合中心となり、発光再結合及び非発光再結合レートが増大し開放電圧が下がってしまうこと、(2)中間バンドでのキャリア占有率、また量子ドットの光吸収が低いとき、中間バンド→伝導帯への2段階目の光吸収が少なくなること、(3)量子ドット層と周囲の材料のエネルギー障壁が小さいと2段階光吸収が起こ...
❏高密度自己組織化量子ドットアレイの作製と光電変換メカニズムの解明と制御(26246017)
【研究テーマ】結晶工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】岡田 至崇 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット太陽電池 / 中間バンド太陽電池 / 自己組織化量子ドット / ２段階光吸収過程 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】従来のpn接合間の最適なエネルギー位置に新たにバンド構造を導入した中間バンド型太陽電池が実現できると、エネルギー変換効率の理論値は60%(集光時)を上回り、現在の単結晶Si太陽電池の２～３倍の発電量が得られる。このような太陽電池を実現する素子構造として、高密度、高均一で周期配列させた量子ドット超格子(ドット結晶)が挙げられる。 本研究では価電子帯から中間バンドへ、また中間バンドから伝導帯への励起強...
❏有機・無機半導体ヘテロ界面を利用した高密度メモリの実現(25420299)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】西永 慈郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 太陽光発電研究センター, 研究員 (90454058)
【キーワード】有機・無機半導体ヘテロ界面 / フラーレン / GaAs / MBE / HEMT (他9件)
【概要】C60分子に無機半導体で培われた半導体結晶成長・評価技術を応用することで、有機・無機半導体ヘテロ構造の作製および新規電子デバイスの提案を行った。MBE法によりC60 doped GaAs薄膜を作製したところ、GaAs結晶に欠陥なくC60分子の添加に成功した。電気的特性より添加されたC60分子はGaAs結晶中にて電子トラップとして機能し、電界もしくは赤外線により、トラップされていた電子が放出されるこ...
【工学】電気電子工学：歪構造 ／量子ドットを含む研究件
❏半導体微小共振機と量子細線構造を有する次世代超高性能レーザの試作研究(06555100)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】試験研究(B)
【研究期間】1994 - 1995
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30134638)
【キーワード】量子ナノ構造 / MOCVD / 量子細線 / 量子箱 / 微小共振器 (他12件)
【概要】21世紀の超高速大容量光情報伝送や光情報処理の実現のためには、時間軸と空間軸の両方において高密度化が可能な光源の開発が不可欠である。しかし実現の道はそれほど近くはない。したがって、このような次世代光技術をささえるために新たな半導体レーザを開拓し、その技術を確立することは急務といわざるを得ない。 本試験研究では、上述の究極レーザのひとつとして、量子細線を活性層に有する垂直型微小共振器レーザをこれまで...
❏歪量子マイクロ構造を有する超高性能半導体レーザの基礎研究(05452194)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】一般研究(B)
【研究期間】1993 - 1994
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30134638)
【キーワード】量子細線 / 量子箱 / 歪構造 / MOCVD / 量子ドット (他8件)
【概要】本研究では、新たに「歪(ひずみ)」の効果を量子細線や量子ドットに導入することにより、半導体レーザの超高速化を図ることを目的として基礎研究を行う。そのために歪量子細線や量子ドットなどいわゆる「歪量子マイクロ構造」をMOCVD選択成長法を用いて実現する。さらにこれらの技術に基づき、電子・光物性を実験的に明かに歪量子マイクロ構造を有するレーザ(すなわち歪量子細線レーザおよび歪量子ドットレーザ)の実現を図...
【工学】電気電子工学：選択成長 ／量子ドットを含む研究件
❏機能性IV族半導体超構造の結晶成長と高機能集積回路への応用に関する研究(09355001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】1997 - 1998
【研究代表者】白木 靖寛 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00206286)
【キーワード】隣接閉じ込め構造 / 選択成長 / 量子ドット / SiGe混晶 / イオン注入 (他13件)
【概要】歪み緩和をさせたSiGe膜をSi基板上に結晶成長し、これを疑似的な基板として用い、その上に引っ張り歪みSi量子井戸、圧縮歪みGe量子井戸を成長させた。このようにして、電子と正孔に空間的に分離して閉じ込める「隣接閉じ込め構造」という量子構造を実現し、発光効率の大きな向上、特に非常に強い無フォノン遷移を実現することに成功した。 また、歪み緩和SiGe膜を得る新たな手法として、微小領域への選択成長を試み...
❏量子マイクロ共振器レーザの基礎研究(03452178)
【研究テーマ】電子機器工学
【研究種目】一般研究(B)
【研究期間】1991 - 1992
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (30134638)
【キーワード】マイクロ共振器 / 半導体レーザ / 量子細線 / 量子ドット / 励起子 (他13件)
【概要】本研究では、半導体レーザにおいて電子波と光波の両方の量子場の完全制御をおこない、次世代の超高性能レーザのあり方を浮き彫りにすることを目的として、電子波を完全に制御する量子構造(量子井戸、または量子細線・量子箱)と、光波を完全に制御する3次元的なマイクロ光共振器を有する量子マイクロ共振器レーザの作製技術の開拓とこのようにモードが完全に制御された光の場と電子波との相互作用の理論的・実験的究明をおこなっ...
【工学】電気電子工学：ブロッホ振動 ／量子ドットを含む研究件
❏半導体ヘテロ構造中の量子準位間遷移とテラヘルツ共振器輻射場の超強結合の物理と応用(22241036)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】半導体超格子 / 量子ドット / テラヘルツ / 半導体量子構造 / 超格子 (他10件)
【概要】我々は、半導体量子構造を強いテラヘルツ電磁場の中に置き、その量子伝導を制御することを目的として研究を行った。主な成果は以下の通りである;1)半導体超格子に強いテラヘルツ電磁波を照射することにより、高電界ドメインの発生を抑制することに成功した。2)量子ドットにナノギャップ電極を形成することにより、量子ドットとテラヘルツ電磁波の強い結合を実現し、テラヘルツ光子支援トンネル効果により単一電子の伝導を制御...
❏量子ナノ構造系のテラヘルツダイナミクスの解明と制御に関する研究(18201027)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2006 - 2008
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】ナノ制御 / テラヘルツ電磁波 / 量子ナノ構造 / 分子素子 / 半導体超格子 (他8件)
【概要】本研究では、電子とテラヘルツ電磁波との相互作用の詳細な検討から、バルク半導体や半導体超格子構造中の電子の特異な伝導ダイナミクスとそれがもたらす利得スペクトルを明らかにした。さらに利得を応用したテラヘルツ発振器の実現に向けたテラヘルツ共振器構造の試作と評価を行った。また、光の回折限界を大きく超えて、テラヘルツ電磁波で単一の量子ドットや分子の伝導ダイナミクスを測定するためのナノギャップ電極試料構造を作...
❏量子ナノ構造中の電子波束のデコヒーレンスと伝導・損失・利得スペクトルに関する研究(15206037)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2003 - 2005
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】テラヘルツ電磁波 / 量子ナノ構造 / 超格子 / ブロッホ振動 / トランジスタ (他13件)
【概要】本研究では、テラヘルツ(THz)電磁波の放射・吸収をプローブとして、量子ナノデバイスの伝導ダイナミクスを解明することを目的に研究を行い、以下のような主な成果を得た。 1)半導体超格子中の電子波束のダイナミクスと伝導・損失・利得の解明:半導体超格子中でブロッホ振動する電子が放射するテラヘルツ電磁波のスペクトルの解析から、電子の伝導度スペクトルがブロッホ周波数以下で負になることを示し、超格子中にブロッ...
【工学】電気電子工学：CdS ／量子ドットを含む研究件
❏高効率ホール輸送層を備えた有機―無機ハイブリッド太陽電池の開発(12F02379)
【研究テーマ】複合材料・物性
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】宮内 雅浩 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (60443230)
【キーワード】PEDOT / 量子ドット / 酸化チタン / 太陽電池 / 光触媒 (他13件)
【概要】本研究ではデバイス構造として、透明導電膜の上に多孔質TiO2層があり、TiO2表面に硫化物量子ドットが担持され、更に量子ドットの表面にホール輸送相となるPEDOTをコートした電極を考案し、高耐久で優れた光電変換素子と水分解光触媒を開発した。 量子ドットの合成は、Successive Ionic Layred Absorption and Reaction (SILAR）法を用い、CdSないしCdS...
❏ZnSe系量子箱の自然構築法開発に関する基礎研究(09750006)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】1997 - 1998
【研究代表者】小林 正和 千葉大学, 工学部, 助教授 (10241936)
【キーワード】量子ドット / 硫化カドミウム / セレン化亜鉛 / 分子線エピタキシー / フォトルミネッセンス (他14件)
【概要】昨年度までの成果を元に本年度はCdS量子ドットの発光の短波長化と発光素子応用を主に検討を行った。その結果、 ● 昨年度までの成果ではCdS量子ドットから明るい発光が確認されたがその発光波長は青色領域には入っていなかった。そこで、量子ドットのサイズを小さくすることを試み、量子準位による発光の高エネルギー化を計った。その結果、青色領域にまで発光波長の制御が可能なことが明らかになった。これらのことより、...
【工学】電気電子工学：テラヘルツ波 ／量子ドットを含む研究件
❏量子ドット集合系を用いた高感度テラヘルツ光検出器(20K03807)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (00221812)
【キーワード】量子ドット / クーロンブロッケード / 光電流 / テラヘルツ波 / ディッケ効果 (他6件)
【概要】本研究課題の目的は、量子ドット集合系にテラヘルツ（THz）光を当てたときの光電流（photocurrent）の物理を理論的に研究し、高感度THz光検出器への応用を提案することである。当該年度は、その準備として、単一量子ドットにおける光電流の定式化、電子フォノン相互作用に起因するFranck-Condon効果の光電流への影響の考察、および並列２重量子ドット系における輸送特性の研究を行った。 単一量子...
❏半導体量子ドット2波長レーザによるテラヘルツ波発生(15K04710)
【研究テーマ】光工学・光量子科学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】赤羽 浩一 国立研究開発法人情報通信研究機構, ネットワークシステム研究所ネットワーク基盤研究室, 主任研究員 (50359072)
【キーワード】量子ドット / 2波長レーザ / テラヘルツ波 / 歪保障 / 歪補償 (他6件)
【概要】本研究では半導体量子ドットを利得媒質として外部共振器レーザを構成し、発振モードを制御することによりテラヘルツ発生が可能な2波長レーザを実現した。量子ドットを用いることで通常起きるモードホップは抑制され、安定的な2波長発振が得られた。2波長発振のモード間隔は2波長レーザを構成するエタロンフィルタの特性を変更することにより、90GHzから1THzまで可変にできることを実証した。これらの2波長発振はマイ...
【工学】電気電子工学：光スイッチ ／量子ドットを含む研究件
❏有機・無機半導体ヘテロ界面を利用した高密度メモリの実現(25420299)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】西永 慈郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 太陽光発電研究センター, 研究員 (90454058)
【キーワード】有機・無機半導体ヘテロ界面 / フラーレン / GaAs / MBE / HEMT (他9件)
【概要】C60分子に無機半導体で培われた半導体結晶成長・評価技術を応用することで、有機・無機半導体ヘテロ構造の作製および新規電子デバイスの提案を行った。MBE法によりC60 doped GaAs薄膜を作製したところ、GaAs結晶に欠陥なくC60分子の添加に成功した。電気的特性より添加されたC60分子はGaAs結晶中にて電子トラップとして機能し、電界もしくは赤外線により、トラップされていた電子が放出されるこ...
❏量子ドットにおける電子スピンのコヒーレント制御の研究(14350001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2002 - 2003
【研究代表者】武藤 俊一 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00114900)
【キーワード】コヒーレント制御 / 電子スピン / 量子ドット / 円偏光 / 緩和時間 (他12件)
【概要】15層積層したInAlAs/AlGaAs量子ドットを試作、非共鳴励起下でのスピン緩和測定を試みた。実験は発振波長780nm、パルス幅80fsのチタンサファイアレーザーを励起パルス光源とし、右回り円偏光(σ+)パルスで試料を励起し、その発光のσ+成分と左回り円偏光(σ-)成分を分けてストリークスコープを用いて時間分解発光測定した。分光器の入射スリット手前に1/4波長板と偏光子を置き、発光を一度直線偏...
【工学】電気電子工学：光デバイス ／量子ドットを含む研究件
❏半導コヒーレント・テラヘルツ電磁波発生用半導体集積デバイスの開発研究(08555081)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】1996 - 1997
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 国際産学共同研究センター, 教授 (30134638)
【キーワード】量子ドット / 微小共振器 / 量子井戸 / テラヘルツ電磁波 / 量子ナノ構造 (他11件)
【概要】情報通信技術の発達はさまざまな電磁波領域の開拓を必要としてきている。これは単に情報量の増大のみならず、さまざまな情報のやりとりを実現するために要請されてきている。 本試験研究では、21世紀のテラビット級情報ネットワーク構築をめざした基礎技術として、コヒーレント・テラヘルツ電磁波発生のための半導体集積デバイスの開発研究を行い、テラヘルツもしくはフェムト秒テクノロジーという研究分野の実用化に寄与するこ...
❏半導体ナノ構造における超高速光、電子相互作用の制御と次世代超高性能レーザへの応用(07405018)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】1995 - 1997
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 国際産学共同研究センター, 教授 (30134638)
【キーワード】量子ドット / 微小共振器 / フォトニック結晶 / STM / レーザ (他13件)
【概要】1982年に量子ドットレーザが提案されて以来、半導体ナノ構造構造の研究は急速に発展し、固体物理およびエレクトロニクスの研究分野に大きなインパクトをもたらしてきた。しかし、これまでの多大な努力にもかかわらず、形成技術や量子ドットの物性の解明が十分ではないため、現時点においては量子ドットレーザが当初予想されたような性能を実現するには至っていなかった。 本研究では、量子ドットの形成および物性物理の解明を...
❏半導体微小共振機と量子細線構造を有する次世代超高性能レーザの試作研究(06555100)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】試験研究(B)
【研究期間】1994 - 1995
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30134638)
【キーワード】量子ナノ構造 / MOCVD / 量子細線 / 量子箱 / 微小共振器 (他12件)
【概要】21世紀の超高速大容量光情報伝送や光情報処理の実現のためには、時間軸と空間軸の両方において高密度化が可能な光源の開発が不可欠である。しかし実現の道はそれほど近くはない。したがって、このような次世代光技術をささえるために新たな半導体レーザを開拓し、その技術を確立することは急務といわざるを得ない。 本試験研究では、上述の究極レーザのひとつとして、量子細線を活性層に有する垂直型微小共振器レーザをこれまで...
【工学】電気電子工学：半導体ナノ構造 ／量子ドットを含む研究件
❏半導体量子リングと関連ナノ構造による電子と正孔の新制御法の開発と素子応用の探索(17206034)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】榊 裕之 豊田工業大学, 工学部, 教授 (90013226)
【キーワード】量子リング構造 / 半導体ナノ構造 / GaSb / 第2種ヘテロ構造 / 量子閉じ込め (他8件)
【概要】本研究では、新電子素材として注目される10nm級の半導体細線やドット(粒)の研究を基盤に、円環状の量子リング構造の自己形成法を探るとともに、これらのナノ構造中の電子と正孔の量子状態を理論・実験の両面から解明し、それらを巧みに制御し、優れた機能を持つ素子への応用可能性を明らかにする研究を行った。まず、正孔のみを捕縛し、電子を排除する機能を持つ(GaAl)Sb系の第2種(TypeII)のナノ構造に着目...
❏半導体量子ドット格子における量子相関に関する研究(14350170)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】堀越 佳治 早稲田大学, 理工学部, 教授 (60287985)
【キーワード】半導体ナノ構造 / 量子ドット / 量子細線 / MBE / MEE (他14件)
【概要】これまで半導体を用いた二次元電子系においては量子ホール効果、分数量子ホール効果をはじめとした様々な電子物性や量子相関が明らかにされてきた。しかしながらさらに次元性の低い一次元、ゼロ次元電子系では電子物性研究の進展やデバイス応用の研究が著しく遅れている。この原因は平坦な二次元構造では原子スケールの構造精度がほぼ完全に達成されているのに対し、一次元・ゼロ次元構造ではそれが極めて不完全であることによる。...
【工学】電気電子工学：半導体超格子 ／量子ドットを含む研究件
❏半導体ヘテロ構造中の量子準位間遷移とテラヘルツ共振器輻射場の超強結合の物理と応用(22241036)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】半導体超格子 / 量子ドット / テラヘルツ / 半導体量子構造 / 超格子 (他10件)
【概要】我々は、半導体量子構造を強いテラヘルツ電磁場の中に置き、その量子伝導を制御することを目的として研究を行った。主な成果は以下の通りである;1)半導体超格子に強いテラヘルツ電磁波を照射することにより、高電界ドメインの発生を抑制することに成功した。2)量子ドットにナノギャップ電極を形成することにより、量子ドットとテラヘルツ電磁波の強い結合を実現し、テラヘルツ光子支援トンネル効果により単一電子の伝導を制御...
❏量子ナノ構造系のテラヘルツダイナミクスの解明と制御に関する研究(18201027)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2006 - 2008
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】ナノ制御 / テラヘルツ電磁波 / 量子ナノ構造 / 分子素子 / 半導体超格子 (他8件)
【概要】本研究では、電子とテラヘルツ電磁波との相互作用の詳細な検討から、バルク半導体や半導体超格子構造中の電子の特異な伝導ダイナミクスとそれがもたらす利得スペクトルを明らかにした。さらに利得を応用したテラヘルツ発振器の実現に向けたテラヘルツ共振器構造の試作と評価を行った。また、光の回折限界を大きく超えて、テラヘルツ電磁波で単一の量子ドットや分子の伝導ダイナミクスを測定するためのナノギャップ電極試料構造を作...
【工学】電気電子工学：GaInNAs ／量子ドットを含む研究件
❏希釈窒化物混晶半導体量子ドットの自己形成過程とその制御(17360135)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】岡田 至崇 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 准教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット / 自己形成法 / 希釈窒化物半導体 / 歪み制御 / 分子線エビタキシー (他14件)
【概要】(1) GaNAs希釈窒化物半導体を用いて自己組織化lnAs量子ドットの多重積層化に関する研究を行った。GaNAsの格子定数は、少量の窒素の添加によりGaAsの格子定数より小さくできるため、量子ドット部で残留する圧縮歪みとは逆向きの引張り歪みにより歪みを補償することが可能となり、平均的な歪みエネルギーを相殺させることができる。成長条件の最適化を行った結果、30層以上の多重積層量子ドット構造を作製し...
❏波長1.55μm帯GaInNAs/GaAsレーザに関する研究(14750257)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2002 - 2003
【研究代表者】宮本 智之 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (70282861)
【キーワード】半導体レーザ / 光通信 / GaAs / 結晶成長 / 量子井戸 (他7件)
【概要】光通信用波長1.55μm帯レーザのGaAs基板上への形成が望まれる.窒素を含むGaInNAsやGaInAs量子ドットが有望だが,波長1.3μmを越えるレーザの実現には,結晶の発光効率の向上が必要である.本研究では,GaAs基板上マ波長1.3μmを越える発光材料の結晶成長特性と発光特性への影響解明を目的とした. 本年は,自己形成量子ドットの発光効率向上のため,結晶成長時の表面エネルギーを変化させるサ...
【工学】電気電子工学：GaN ／量子ドットを含む研究件
❏非発光再結合準位分布の2波長励起による汎用定量分光計の開発(14350002)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】鎌田 憲彦 埼玉大学, 工学部, 教授 (50211173)
【キーワード】フォトルミネッセンス / 非発光再結合準位 / GaN / 紫外・青色発光材料 / 量子井戸 (他7件)
【概要】(1)2波長励起フォトルミネッセンス測定系の整備拡充 可視〜近赤外域での波長連続可変励起源と受光系、励起光およびPL強度分布測定用CCDカメラを備えた測定系を新たに整備拡充し、汎用の2波長励起フォトルミネッセンス測定系を構築した。 (2)プラズマMBE成長試料の禁制帯内準位測定 ハノーバー大学で成長されたプラズマMBE成長GaN/AlGaN量子井戸構造半導体試料の準位測定を行い、GaN/Al_&l...
❏次世代光記憶装置用青紫色ガリウムナイトライド微小共振器型面発光レーザの開発研究(13355015)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (30134638)
【キーワード】微小共振器 / 量子ドット / 強化ガリウム / 面発光LED / 面発光レーザ (他14件)
【概要】電流注入型窒化物半導体青色面発光レーザの実現に向けた基盤技術の確立をはかった。本年度の主な成果は下記の通りである。 1.高反射率n型AlGaN/GaN分布ブラッグ反射鏡(DBR)の作製 GaN層結晶成長時のキャリアガス流量を最適化し、面内均一性の改善に成功した。また、成長温度の誤差変動を1℃単位で補正し、DBRの膜厚揺らぎを抑制した。これらの結果、ノンドープDBR(33周期)上にn型DBR(9周期...
❏積層型InGaN量子ドットレーザの発振特性の原子レベルからの理論解析(12650004)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2000 - 2001
【研究代表者】斎藤 敏夫 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 助手 (90170513)
【キーワード】GaN / InGaN / 量子ドット / 電子構造 / 強結合法 (他8件)
【概要】初年度は、GaN障壁中の六角柱型のIn_<0.2>Ga_<0.8>N量子ドットの電子構造を、ピエゾ分極電界を考慮したsp^3強結合法を用いて計算し、量子閉じ込めシュタルク効果による遷移エネルギーの低下と、電子と正孔の空間分離の様子を理論的に求めた。次年度は、六角ピラミッド型のIn_<0.2>Ga_<0.8>N量子ドット中に電子-正孔対が存在する場合の...
【工学】電気電子工学：非線形光学 ／量子ドットを含む研究件
❏量子ドット－ナノ共振器結合系における二光子自然放出過程を活用した量子光源(24760037)
【研究テーマ】応用光学・量子光工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】太田 泰友 東京大学, ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構, 特任准教授 (90624528)
【キーワード】量子ドット / フォトニック結晶 / 二光子過程 / 非線形光学 / ナノレーザー (他8件)
【概要】量子ドット‐フォトニック結晶ナノ共振器結合系における二光子相互作用の物理およびその応用に関する多くの成果を上げた。特に、レーザ発振および非線形光学波長変換を単一ナノ共振器中で実現する自己周波数変換ナノ共振器レーザを提案・実現した。量子ドットの広帯域ゲインを利用し、ほぼ可視域全体をカバーするマイクロ集積可視ナノレーザアレイを実現した。また、第二高調波発生が光子の量子統計性に依存することを実験理論の両...
❏ナノ光学による半導体単一量子ドット中の非線形光学過程の研究(19340079)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2007 - 2008
【研究代表者】南 不二雄 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (30200083)
【キーワード】ナノ光学 / 半導体 / 量子ドット / 過渡現象 / 顕微分光 (他7件)
【概要】光照射された金属探針先端に誘起される表面プラズモンが生成する局在増強場を利用することにより、探針直下のナノメートルサイズの空間領域の物質のみを強く光励起することができる新しいナノ分光法である探針増強ナノ光学分光装置を作成するために、既存のSPMコントローラーを用いて金属探針を液体ヘリウム温度で任意の場所に移動させるシステムを作製した。空間分解能が数10nmの液体ヘリウム温度で動作するナノ分光装置が...
【工学】電気電子工学：自然形成InAs量子ドット ／量子ドットを含む研究件
❏自己形成量子ドットを用いた単電子トランジスタの試作研究(13555100)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2002
【研究代表者】陽 完治 北海道大学, 量子界面エレクトロニクス研究センター, 教授 (60220539)
【キーワード】自然形成InAs量子ドット / 単電子効果 / スピン / スピン軌道相互作用 / 狭ギャップ半導体 (他17件)
【概要】(1)単電子トランジスタ構造中に数個の自然形成量子ドットを集積したトランジスタは、異なるドットの帯電効果が重なった電圧電流特性を示し、個々の量子ドットからの影響をはっきりと分離をすることは容易ではない。それに比べて多数の自然形成量子ドットを集積した単電子トランジスタ構造の方が個々の帯電効果が平均化されて単一ドットが集積されたトランジスタ動作をすることがわかった。 (2)量子細線トランジスタのチャン...
❏量子ドットの帯電効果を利用した超高感度受光素子の試作研究(10555096)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1998 - 1999
【研究代表者】陽 完治 北海道大学, 量子界面エレクトロニクス研究センター, 教授 (60220539)
【キーワード】自然形成InAs量子ドット / 単電子デバイス / 量子ドット / 擬1次元トランジスタ構造 / 超高感度受光素子 (他8件)
【概要】自然形成InAs量子ドット中の電子準位をトンネル電子分光およびフォト・コンダクタンス測定により評価すること、および自然形成による量子ドットにおいても避けられないサイズのばらつきに起因するドット中の量子準位の揺らぎが与える影響を防ぐ方法を明らかにすることについて検討した。得られた成果の概略を以下に記す。 (1)自然形成による量子ドットにおいても避けられないサイズのばらつきに起因するドット中の量子準位...
【工学】電気電子工学：共振器量子電気力学 ／量子ドットを含む研究件
❏非線形光学効果を用いた結合可変な共振器量子電気力学系の実現(19K14627)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2019-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】長田 有登 東京大学, 大学院総合文化研究科, 特任助教 (90804138)
【キーワード】半導体量子ドット / フォトニック結晶共振器 / 集積量子光回路 / 量子ドット / ナノ光素子 (他11件)
【概要】本研究では、半導体自己形成量子ドットとフォトニック結晶共振器を用いた共振器量子電気力学系に、転写プリント法を用いた異種物質集積の技術を用いて新たな機能を付与することを目的とした。その要素技術としてはCMOSプロセスにより作製された光導波路への量子ドット－フォトニック結晶共振器強結合系の集積、および光導波路による量子ドットの共鳴的な励起を実現することができた。これらの成果は本研究の目的を達成するうえ...
❏半導体チップ上単一光子量子回路の研究(16K06294)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】太田 泰友 東京大学, ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構, 特任准教授 (90624528)
【キーワード】単一光子源 / 量子ドット / フォトニック結晶 / 転写プリント / 光集積回路 (他12件)
【概要】本研究では、半導体集積光回路上へ量子ドット単一光子源を集積する技術の開発と同系における量子光学実験を行った。集積技術として転写プリント法を研究し、ナノ共振器光源を光導波路上へ±50nm程度の位置精度で集積することに成功した。また、同構造において99％を超える光源効率を達成可能なことを電磁界計算により明らかにした。半導体ナノ加工技術と転写プリント法を組み合わせて様々な試料を作製し、光回路上での単一光...
【工学】電気電子工学：共鳴トンネル ／量子ドットを含む研究件
❏揺らぎを排した量子スケールMOSFETにおける物理現象の探究と集積化応用の研究(13450135)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】平本 俊郎 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20192718)
【キーワード】半導体 / シリコンMOSFET / 量子効果 / クーロンブロッケード / 単電子トランジスタ (他16件)
【概要】本研究の目的は、サイズ揺らぎを極力抑制したナノスケールMOSFETの物理現象の解明し、その物理現象の集積回路デバイスに積極的に応用することである。電子ビーム露光装置とエッチング技術により、10nm以下の極めて微細なナノデバイスを制御性良く作製する技術を確立した。この技術で作製したデバイスでは、室温のおいて明瞭に量子効果と単電子効果が現れる。量子効果は、電子の基底準位の上昇によるしきい値電圧の上昇と...
❏メソスコピック・エレクトロニクス(07044120)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】国際学術研究
【研究期間】1995 - 1997
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 教授 (30134638)
【キーワード】メソスコピック / 量子ナノ構造 / 量子ドット / 超格子 / 共鳴トンネル (他8件)
【概要】本年度は以下の研究を行い成果を得た。 (1)半導体超微細加工プロセス・評価技術に関しては,選択的結晶成長法や電子線描画装置を用いて,10nmサイズの極微細構造を作製するプロセスを確立した.また,減圧下での結晶成長法を用い,10nm以下の半導体量子ドット構造を自然形成させる技術の開発にも成功した.これらの半導体微細構造は,GaAsやInAsなどの化合物半導体のみならず,Siにおいても作製に成功してい...
【工学】電気電子工学：微小共振器 ／量子ドットを含む研究件
❏量子ドット－ナノ共振器結合系における二光子自然放出過程を活用した量子光源(24760037)
【研究テーマ】応用光学・量子光工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】太田 泰友 東京大学, ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構, 特任准教授 (90624528)
【キーワード】量子ドット / フォトニック結晶 / 二光子過程 / 非線形光学 / ナノレーザー (他8件)
【概要】量子ドット‐フォトニック結晶ナノ共振器結合系における二光子相互作用の物理およびその応用に関する多くの成果を上げた。特に、レーザ発振および非線形光学波長変換を単一ナノ共振器中で実現する自己周波数変換ナノ共振器レーザを提案・実現した。量子ドットの広帯域ゲインを利用し、ほぼ可視域全体をカバーするマイクロ集積可視ナノレーザアレイを実現した。また、第二高調波発生が光子の量子統計性に依存することを実験理論の両...
❏半導体ヘテロ構造中の量子準位間遷移とテラヘルツ共振器輻射場の超強結合の物理と応用(22241036)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】半導体超格子 / 量子ドット / テラヘルツ / 半導体量子構造 / 超格子 (他10件)
【概要】我々は、半導体量子構造を強いテラヘルツ電磁場の中に置き、その量子伝導を制御することを目的として研究を行った。主な成果は以下の通りである;1)半導体超格子に強いテラヘルツ電磁波を照射することにより、高電界ドメインの発生を抑制することに成功した。2)量子ドットにナノギャップ電極を形成することにより、量子ドットとテラヘルツ電磁波の強い結合を実現し、テラヘルツ光子支援トンネル効果により単一電子の伝導を制御...
❏次世代光記憶装置用青紫色ガリウムナイトライド微小共振器型面発光レーザの開発研究(13355015)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (30134638)
【キーワード】微小共振器 / 量子ドット / 強化ガリウム / 面発光LED / 面発光レーザ (他14件)
【概要】電流注入型窒化物半導体青色面発光レーザの実現に向けた基盤技術の確立をはかった。本年度の主な成果は下記の通りである。 1.高反射率n型AlGaN/GaN分布ブラッグ反射鏡(DBR)の作製 GaN層結晶成長時のキャリアガス流量を最適化し、面内均一性の改善に成功した。また、成長温度の誤差変動を1℃単位で補正し、DBRの膜厚揺らぎを抑制した。これらの結果、ノンドープDBR(33周期)上にn型DBR(9周期...
【工学】電気電子工学：InGaN ／量子ドットを含む研究件
❏次世代光記憶装置用青紫色ガリウムナイトライド微小共振器型面発光レーザの開発研究(13355015)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (30134638)
【キーワード】微小共振器 / 量子ドット / 強化ガリウム / 面発光LED / 面発光レーザ (他14件)
【概要】電流注入型窒化物半導体青色面発光レーザの実現に向けた基盤技術の確立をはかった。本年度の主な成果は下記の通りである。 1.高反射率n型AlGaN/GaN分布ブラッグ反射鏡(DBR)の作製 GaN層結晶成長時のキャリアガス流量を最適化し、面内均一性の改善に成功した。また、成長温度の誤差変動を1℃単位で補正し、DBRの膜厚揺らぎを抑制した。これらの結果、ノンドープDBR(33周期)上にn型DBR(9周期...
❏積層型InGaN量子ドットレーザの発振特性の原子レベルからの理論解析(12650004)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2000 - 2001
【研究代表者】斎藤 敏夫 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 助手 (90170513)
【キーワード】GaN / InGaN / 量子ドット / 電子構造 / 強結合法 (他8件)
【概要】初年度は、GaN障壁中の六角柱型のIn_<0.2>Ga_<0.8>N量子ドットの電子構造を、ピエゾ分極電界を考慮したsp^3強結合法を用いて計算し、量子閉じ込めシュタルク効果による遷移エネルギーの低下と、電子と正孔の空間分離の様子を理論的に求めた。次年度は、六角ピラミッド型のIn_<0.2>Ga_<0.8>N量子ドット中に電子-正孔対が存在する場合の...
【工学】電気電子工学：サブハンド間遷移 ／量子ドットを含む研究件
❏半導体ヘテロ構造中の量子準位間遷移とテラヘルツ共振器輻射場の超強結合の物理と応用(22241036)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】半導体超格子 / 量子ドット / テラヘルツ / 半導体量子構造 / 超格子 (他10件)
【概要】我々は、半導体量子構造を強いテラヘルツ電磁場の中に置き、その量子伝導を制御することを目的として研究を行った。主な成果は以下の通りである;1)半導体超格子に強いテラヘルツ電磁波を照射することにより、高電界ドメインの発生を抑制することに成功した。2)量子ドットにナノギャップ電極を形成することにより、量子ドットとテラヘルツ電磁波の強い結合を実現し、テラヘルツ光子支援トンネル効果により単一電子の伝導を制御...
❏量子ドットの光イオン化を用いた超高感度中赤外光検出器の開発(13555104)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】量子ドット / 光検出 / 量子ナノ構造 / ヘテロ構造 / 赤外光 (他11件)
【概要】波長数μm^〜数十μmの中赤外帯の光検出は、リモートセンシングや排ガス計測などの環境計測、宇宙物理、暗視装置、バイオ関連等の応用分野で極めて重要な技術となりつつある。近年、その作製技術や物性の理解が急速に進展しつつある自己組織InAs量子ドットは、作製の容易さ、電子閉じ込めエネルギー、光との散乱断面積の大きさ等の観点から、中赤外光検出の活性層として極めて魅力的である。 本研究では、高移動度変調ドー...
【工学】電気電子工学：表面プラズモン ／量子ドットを含む研究件
❏チップ増強効果を用いた半導体量子ドット中の励起子分極のコヒーレント制御(22340077)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】南 不二雄 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (30200083)
【キーワード】光物性 / ナノ光学 / 表面プラズモン / フェムト秒パルス / 量子ドット (他9件)
【概要】増強度が104に達するチップ増強観測装置を組み上げ、いろいろな半導体超構造の発光過程を調べた。また、Geナノワイヤーのチップ増強ラマン散乱測定を行い、単一Geナノワイヤーにおけるフォノンの閉じ込め効果の空間分布、および、結晶化GeとアモルファスGeの濃度比の空間分布などを決定した。GaAs量子ドットにおいてコヒーレント制御の実験を行った。励起子のパワーブロードニング過程がコヒーレント制御できること...
❏フォトニック結晶の実用的作製法の開発と機能フォトニックデバイス応用(15360174)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2003 - 2005
【研究代表者】宇高 勝之 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20277817)
【キーワード】多重干渉露光 / フォトニック結晶 / 多次元周期構造 / 光励起半導体レーザ / InAIGaAs (他16件)
【概要】本研究は、電子ビーム露光法の本質的欠点を克服すべく、大面積で高スループットなフォトニック結晶用周期構造を作製するための実用的なパターン形成法を開発し、実際に光デバイスに適用することを目的として行ったものでああり、その結果2光束干渉露光法を用いて、直径約40mmの範囲にわたりほぼ均一な周期250-500nmの2次元周期構造の作製技術を確立した。またこの2次元周期構造を用いて、2次元は元より3次元フォ...
【工学】電気電子工学：単一光子 ／量子ドットを含む研究件
❏電流注入型量子もつれダイオードの研究(26420320)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】中岡 俊裕 上智大学, 理工学部, 准教授 (20345143)
【キーワード】量子ドット / 発光ダイオード / サイドゲート / ナノコラム / 単一光子 (他9件)
【概要】本研究では、まず、研究蓄積の深いInAs自己量子ドットを用いて、コンパクトな実装に不可欠であるだけでなく、光の回折限界を超えた集積化、量子もつれを用いる集積化に重要な電流注入型サイドゲート素子の開発を行った。素子の作製プロセスおよびゲート制御に必要なフリップチップ型の実装及び測定手法の確立に成功した。達成したエネルギー変化量0.3meVは、これまでに量子もつれ状態作製に用いられている光励起型と同等...
❏高度な量子情報通信機能に向けた半導体中の単一不純物準位の制御と利用に関する研究(22360133)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】佐久間 芳樹 独立行政法人物質・材料研究機構, 先端フォトニクス材料ユニット, グループリーダー (60354346)
【キーワード】量子閉じ込め / 量子ドット / 励起子 / 単一光子 / 等電子準位 (他7件)
【概要】発光波長や強度などの特性が揃った単一光子源への応用を目指し、III-V族半導体中の等電子不純物による局在準位の制御と利用に関する研究を行った。具体的には、ガリウム砒素中の窒素不純物の最適なドーピング手法を調べ、エネルギーの揃った単一光子発生を世界で初めて実証するとともに、発光寿命や偏光などの特性について明らかにした。本研究によって多くの基礎データが取得でき、今後の技術開発に不可欠な有益な知見が得ら...
❏光通信波長帯でのもつれ合い光子対発生に向けた量子ドットの励起子微細構造制御の研究(19360013)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2007 - 2008
【研究代表者】佐久間 芳樹 独立行政法人物質・材料研究機構, 半導体材料センター, 主幹研究員 (60354346)
【キーワード】量子ドット / 励起子 / 単一光子 / 励起子微細構造 / 光通信波長帯 (他9件)
【概要】量子暗号など将来の量子情報通信の要素として重要な波長1.3~1.55μmの光通信波長帯でのもつれ合い光子対発生技術への展開を目指し、ダブルキャップ法によるInAs/InP系量子ドットの形成技術を開発するとともに、ドットの構造評価、および励起子微細構造、多励起子状態、励起子再結合寿命、位相緩和時間に関する観測と評価を行った。本研究によって多くの基礎データが取得でき、今後の技術開発に重要となる新たな知...
【工学】電気電子工学：単一光子源 ／量子ドットを含む研究件
❏半導体チップ上単一光子量子回路の研究(16K06294)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】太田 泰友 東京大学, ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構, 特任准教授 (90624528)
【キーワード】単一光子源 / 量子ドット / フォトニック結晶 / 転写プリント / 光集積回路 (他12件)
【概要】本研究では、半導体集積光回路上へ量子ドット単一光子源を集積する技術の開発と同系における量子光学実験を行った。集積技術として転写プリント法を研究し、ナノ共振器光源を光導波路上へ±50nm程度の位置精度で集積することに成功した。また、同構造において99％を超える光源効率を達成可能なことを電磁界計算により明らかにした。半導体ナノ加工技術と転写プリント法を組み合わせて様々な試料を作製し、光回路上での単一光...
❏電流注入型量子もつれダイオードの研究(26420320)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】中岡 俊裕 上智大学, 理工学部, 准教授 (20345143)
【キーワード】量子ドット / 発光ダイオード / サイドゲート / ナノコラム / 単一光子 (他9件)
【概要】本研究では、まず、研究蓄積の深いInAs自己量子ドットを用いて、コンパクトな実装に不可欠であるだけでなく、光の回折限界を超えた集積化、量子もつれを用いる集積化に重要な電流注入型サイドゲート素子の開発を行った。素子の作製プロセスおよびゲート制御に必要なフリップチップ型の実装及び測定手法の確立に成功した。達成したエネルギー変化量0.3meVは、これまでに量子もつれ状態作製に用いられている光励起型と同等...
【工学】電気電子工学：フォトルミネセンス ／量子ドットを含む研究件
❏円偏光光源のための高偏極長寿命スピン緩和量子ドット(22360032)
【研究テーマ】応用光学・量子光工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】竹内 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80298140)
【キーワード】光制御 / スピントロニクス / 量子ドット / 円偏光 / フォトルミネッセンス (他12件)
【概要】本研究は、1.3 ミクロン帯または可視光域で円偏光光源に応用可能な半導体の探索を目的とした。波長1 ミクロンより長波側の発光では、InAs コラムナー量子ドットが、波長1.06 ミクロンで3.42 ns の長いスピン緩和を示すことを明らかにし、また、InAs 高均一量子ドットが、面内異方性により基底準位から第二励起準位までいずれも安定な楕円偏光を示すことを初めて明らかにした。可視光域では、Ge 基...
❏青色発光SiCナノ粒子の高速大量合成とフラットパネル白色LEDの開発(20360095)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】野崎 智洋 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 特任准教授 (90283283)
【キーワード】量子ドット / 二酸化炭素排出削減 / 熱工学 / 反応工学 / 非平衡プラズマ (他15件)
【概要】従来法にない量産性と材料設計の高い自由度を兼ね備えた方法としてインフライトプラズマCVDを開発し,SiC量子ドットを大量合成することに成功した。反応時間によってナノ結晶のサイズを3-12nmで制御できること,さらに結晶サイズによってフォトルミネッセンスを900nmから650nmへ制御できることを実証した。カーボンナノチューブをマトリックスとして用い,量子ドットを分散させた薄膜を作成したが,量子ドッ...
❏光による結合量子ドットのスピン操作(18360042)
【研究テーマ】応用光学・量子光工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2006 - 2008
【研究代表者】竹内 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80298140)
【キーワード】光プロセシング / 量子ドット / スピントロニクス / スピン / 化合物半導体 (他6件)
【概要】半導体量子ドットのスピンを光によって操作するには、高いスピン偏極率や、長いスピン緩和時間の実現が望まれる。本研究では、均一性が高い量子ドットの第二励起準位で、円偏光励起によって45%もの高いスピン偏極率の初期値が得られることを明らかにした。また、柱状の形状を持ち縦方向に量子力学的に結合したコラムナ量子ドットで、円偏光励起によって5.3 nsもの長いスピン緩和時間が得られることを明らかにした。 ...
【工学】電気電子工学：超格子 ／量子ドットを含む研究件
❏半導体ヘテロ構造中の量子準位間遷移とテラヘルツ共振器輻射場の超強結合の物理と応用(22241036)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】半導体超格子 / 量子ドット / テラヘルツ / 半導体量子構造 / 超格子 (他10件)
【概要】我々は、半導体量子構造を強いテラヘルツ電磁場の中に置き、その量子伝導を制御することを目的として研究を行った。主な成果は以下の通りである;1)半導体超格子に強いテラヘルツ電磁波を照射することにより、高電界ドメインの発生を抑制することに成功した。2)量子ドットにナノギャップ電極を形成することにより、量子ドットとテラヘルツ電磁波の強い結合を実現し、テラヘルツ光子支援トンネル効果により単一電子の伝導を制御...
❏希釈窒化物混晶半導体量子ドットの自己形成過程とその制御(17360135)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】岡田 至崇 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 准教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット / 自己形成法 / 希釈窒化物半導体 / 歪み制御 / 分子線エビタキシー (他14件)
【概要】(1) GaNAs希釈窒化物半導体を用いて自己組織化lnAs量子ドットの多重積層化に関する研究を行った。GaNAsの格子定数は、少量の窒素の添加によりGaAsの格子定数より小さくできるため、量子ドット部で残留する圧縮歪みとは逆向きの引張り歪みにより歪みを補償することが可能となり、平均的な歪みエネルギーを相殺させることができる。成長条件の最適化を行った結果、30層以上の多重積層量子ドット構造を作製し...
❏量子ナノ構造中の電子波束のデコヒーレンスと伝導・損失・利得スペクトルに関する研究(15206037)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2003 - 2005
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】テラヘルツ電磁波 / 量子ナノ構造 / 超格子 / ブロッホ振動 / トランジスタ (他13件)
【概要】本研究では、テラヘルツ(THz)電磁波の放射・吸収をプローブとして、量子ナノデバイスの伝導ダイナミクスを解明することを目的に研究を行い、以下のような主な成果を得た。 1)半導体超格子中の電子波束のダイナミクスと伝導・損失・利得の解明:半導体超格子中でブロッホ振動する電子が放射するテラヘルツ電磁波のスペクトルの解析から、電子の伝導度スペクトルがブロッホ周波数以下で負になることを示し、超格子中にブロッ...
【工学】電気電子工学：電荷センサー ／量子ドットを含む研究件
❏シリコン量子ドット中のスピン状態に関する高速読み出し技術の開発と物理の解明(16F16806)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2016-11-07 - 2019-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子ドット / 量子デバイス / スピン / 量子情報 / シリコン (他7件)
【概要】本研究の目的は、スピン状態を高速に読み出す技術を開発し、シリコン量子ドット中のスピンコヒーレンスの物理を解明することにある。本研究により、スピン軌道相互作用の大きさを定量的に評価し、さらに電場や磁場に対するスピン軌道相互作用の大きさやスピン緩和時間の依存性を得ることを目指している。 具体的には、MOS構造を利用したpチャネルの量子ドットを作製し、高速読み出しに使用する単正孔トランジスタを量子ドット...
❏量子スピン情報素子に向けた新構造シリコン量子ドットの開発(26709023)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子デバイス / スピンデバイス / 量子情報 / 量子ドット / スピン (他8件)
【概要】本研究の目的は、新構造のシリコン量子ドットを開発し、スピンを情報の担い手として用いる量子計算の物理の解明、ハードウェアのための基本技術の実現を行うことにあった。将来的に既存シリコンテクノロジーと量子計算機の融合を目指すものであった。物理としては、シリコン量子ドット構造に特有のスピン緩和要因、バレーやスピンの関与する電子輸送特性を明らかにした。技術としては、Si基板やSi/SiGeヘテロ基板を利用し...
【工学】電気電子工学：有機金属気相成長法(MOCVD) ／量子ドットを含む研究件
❏高度な量子情報通信機能に向けた半導体中の単一不純物準位の制御と利用に関する研究(22360133)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】佐久間 芳樹 独立行政法人物質・材料研究機構, 先端フォトニクス材料ユニット, グループリーダー (60354346)
【キーワード】量子閉じ込め / 量子ドット / 励起子 / 単一光子 / 等電子準位 (他7件)
【概要】発光波長や強度などの特性が揃った単一光子源への応用を目指し、III-V族半導体中の等電子不純物による局在準位の制御と利用に関する研究を行った。具体的には、ガリウム砒素中の窒素不純物の最適なドーピング手法を調べ、エネルギーの揃った単一光子発生を世界で初めて実証するとともに、発光寿命や偏光などの特性について明らかにした。本研究によって多くの基礎データが取得でき、今後の技術開発に不可欠な有益な知見が得ら...
❏光通信波長帯でのもつれ合い光子対発生に向けた量子ドットの励起子微細構造制御の研究(19360013)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2007 - 2008
【研究代表者】佐久間 芳樹 独立行政法人物質・材料研究機構, 半導体材料センター, 主幹研究員 (60354346)
【キーワード】量子ドット / 励起子 / 単一光子 / 励起子微細構造 / 光通信波長帯 (他9件)
【概要】量子暗号など将来の量子情報通信の要素として重要な波長1.3~1.55μmの光通信波長帯でのもつれ合い光子対発生技術への展開を目指し、ダブルキャップ法によるInAs/InP系量子ドットの形成技術を開発するとともに、ドットの構造評価、および励起子微細構造、多励起子状態、励起子再結合寿命、位相緩和時間に関する観測と評価を行った。本研究によって多くの基礎データが取得でき、今後の技術開発に重要となる新たな知...
❏次世代光記憶装置用青紫色ガリウムナイトライド微小共振器型面発光レーザの開発研究(13355015)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (30134638)
【キーワード】微小共振器 / 量子ドット / 強化ガリウム / 面発光LED / 面発光レーザ (他14件)
【概要】電流注入型窒化物半導体青色面発光レーザの実現に向けた基盤技術の確立をはかった。本年度の主な成果は下記の通りである。 1.高反射率n型AlGaN/GaN分布ブラッグ反射鏡(DBR)の作製 GaN層結晶成長時のキャリアガス流量を最適化し、面内均一性の改善に成功した。また、成長温度の誤差変動を1℃単位で補正し、DBRの膜厚揺らぎを抑制した。これらの結果、ノンドープDBR(33周期)上にn型DBR(9周期...
【工学】土木工学：発光ダイオード(LED) ／量子ドットを含む研究件
❏電流注入型量子もつれダイオードの研究(26420320)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】中岡 俊裕 上智大学, 理工学部, 准教授 (20345143)
【キーワード】量子ドット / 発光ダイオード / サイドゲート / ナノコラム / 単一光子 (他9件)
【概要】本研究では、まず、研究蓄積の深いInAs自己量子ドットを用いて、コンパクトな実装に不可欠であるだけでなく、光の回折限界を超えた集積化、量子もつれを用いる集積化に重要な電流注入型サイドゲート素子の開発を行った。素子の作製プロセスおよびゲート制御に必要なフリップチップ型の実装及び測定手法の確立に成功した。達成したエネルギー変化量0.3meVは、これまでに量子もつれ状態作製に用いられている光励起型と同等...
❏円偏光光源のための高偏極長寿命スピン緩和量子ドット(22360032)
【研究テーマ】応用光学・量子光工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】竹内 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80298140)
【キーワード】光制御 / スピントロニクス / 量子ドット / 円偏光 / フォトルミネッセンス (他12件)
【概要】本研究は、1.3 ミクロン帯または可視光域で円偏光光源に応用可能な半導体の探索を目的とした。波長1 ミクロンより長波側の発光では、InAs コラムナー量子ドットが、波長1.06 ミクロンで3.42 ns の長いスピン緩和を示すことを明らかにし、また、InAs 高均一量子ドットが、面内異方性により基底準位から第二励起準位までいずれも安定な楕円偏光を示すことを初めて明らかにした。可視光域では、Ge 基...
❏青色発光SiCナノ粒子の高速大量合成とフラットパネル白色LEDの開発(20360095)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】野崎 智洋 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 特任准教授 (90283283)
【キーワード】量子ドット / 二酸化炭素排出削減 / 熱工学 / 反応工学 / 非平衡プラズマ (他15件)
【概要】従来法にない量産性と材料設計の高い自由度を兼ね備えた方法としてインフライトプラズマCVDを開発し,SiC量子ドットを大量合成することに成功した。反応時間によってナノ結晶のサイズを3-12nmで制御できること,さらに結晶サイズによってフォトルミネッセンスを900nmから650nmへ制御できることを実証した。カーボンナノチューブをマトリックスとして用い,量子ドットを分散させた薄膜を作成したが,量子ドッ...
【工学】構造・機能材料：波長可変レーザー ／量子ドットを含む研究件
❏オンチップ光シンセサイザ(19H02634)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】北 智洋 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (40466537)
【キーワード】シリコンフォトニクス / 量子ドット / 半導体レーザ / 波長可変レーザ / 光シンセサイザー (他6件)
【概要】微小なシリコンチップ内で光波の周波数、強度、位相を精密に制御する事が可能な光波制御チップと量子ドット光増幅器を結合する事で、複数の波長のレーザ光を出力可能なヘテロジニアス多波長レーザを作製した。二波長可変ヘテロジニアスレーザからの出力光をフォトディテクタによって電気信号に変換する事で20～400 GHzの非常に広い帯域のミリ波を出力できることを示した。 ...
❏次世代光通信方式のためのシリコンフォトニクス波長可変レーザーの研究(25420312)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】北 智洋 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40466537)
【キーワード】波長可変レーザ / シリコンフォトニクス / 狭線幅レーザ / リング共振器 / 量子ドット (他7件)
【概要】シリコンフォトニクスを用いて作製した波長可変フィルタチップと化合物半導体光増幅器とを効果的に組み合わせることで、超小型シリコンフォトニクス波長可変レーザを開発した。1. 光通信におけるC帯及びL帯をカバーする99 nmの波長可変範囲を達成。2. 外部共振器を長尺化することで約15 kHzの狭線幅発振が可能な波長可変レーザを開発。3. 高出力時のレーザ発振の不安定化の原因がシリコンの非線形光学効果に...
【工学】構造・機能材料：半導体物性 ／量子ドットを含む研究件
❏高密度自己組織化量子ドットアレイの作製と光電変換メカニズムの解明と制御(26246017)
【研究テーマ】結晶工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】岡田 至崇 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット太陽電池 / 中間バンド太陽電池 / 自己組織化量子ドット / ２段階光吸収過程 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】従来のpn接合間の最適なエネルギー位置に新たにバンド構造を導入した中間バンド型太陽電池が実現できると、エネルギー変換効率の理論値は60%(集光時)を上回り、現在の単結晶Si太陽電池の２～３倍の発電量が得られる。このような太陽電池を実現する素子構造として、高密度、高均一で周期配列させた量子ドット超格子(ドット結晶)が挙げられる。 本研究では価電子帯から中間バンドへ、また中間バンドから伝導帯への励起強...
❏半導体低次元電子系における核スピン偏極の電気的検出(24340065)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】町田 友樹 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (00376633)
【キーワード】半導体核スピン / 量子ホール効果 / 低次元電子系 / 物性実験 / 半導体物性 (他9件)
【概要】AlGaAs/GaAs二次元電子系ホールバー型素子を作製し、偶数量子ホール状態における動的核スピン偏極をpump&probe検出法により検出した。偶数ランダウ準位充填率の量子ホール状態においてはブレークダウンに伴う電流－電圧曲線のヒステリシスが観測されないため動的核スピン偏極が生じないと一般に理解されていたが、偶数量子ホール状態においても量子ホール効果ブレークダウンに起因する動的核スピン偏...
❏グラフェンにおけるナノエレクトロニクスとスピントロニクス(20840011)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(スタートアップ)
【研究期間】2008 - 2009
【研究代表者】江澤 雅彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (10504805)
【キーワード】グラフェン / 半導体 / ナノエレクトロニクス / スピントロニクス / 量子ドット (他11件)
【概要】グラフェン及びグラフェン派生物質に付随する物理現象は,現在の物性物理で最も注目を集めている物の一つである.特に,グラフェンを一次元状に切り出したグラフェン・ナノリボンに関しては多くの研究がなされている.同様に重要な物質として,グラフェン・ナノディスクがある.これは閉じた境界を持つグラフェン派生物である.このナノディスクという新しい物理系の豊かな電磁的性質を明らかにし,バンド構造などの基礎的物性から...
【工学】構造・機能材料：光触媒 ／量子ドットを含む研究件
❏量子ドット・ランタノイド複合光触媒を活用した新興微量汚染物処理技術の開発(19F19349)
【研究テーマ】
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2019-11-08 - 2022-03-31
【研究代表者】藤井 学 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (30598503)
【キーワード】促進酸化処理 / 量子ドット / ランタノイド / 新興微量汚染物質 / 分解除去 (他8件)
【概要】本研究では、量子ドットを活用することで、新興微量汚染物質を高効率で除去可能な新たな促進酸化処理技術の開発を行った。炭素量子ドット（CQDs）は量子スケールにおいて発揮するユニークな静電的・物理化学的特性を有し、高い汚染物質吸着性や電荷分離能が期待される。さらに、ランタノイド等の金属で修飾することにより、光を逐次的に吸収させ、近赤外や可視光から紫外光へ変換することも期待できる。研究二年目では、炭素材...
❏多機能性を有するナノユニット複合金属酸化物触媒の開発(24550181)
【研究テーマ】環境関連化学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】染川 正一 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第二部材料技術グループ, 副主任研究員 (20520216)
【キーワード】ナノ材料 / VOC処理 / 光触媒 / 電荷分離 / 量子サイズ効果 (他16件)
【概要】本研究では、１～２ナノメートル(nm)前後の微細な細孔構造を有するポーラスシリカを鋳型にして、様々な金属酸化物を導入及び複合させることで、エネルギー分野や環境浄化技術への応用が期待される新規機能性材料の開発を行った。主な成果としては、次の２点が挙げられる。①シリカ鋳型を用いてCr種を合成して得られた再生可能な酸化剤兼燃焼触媒：室温から連続的にVOC排ガス処理が可能。②酸化チタン-酸化タングステンの...
❏高効率ホール輸送層を備えた有機―無機ハイブリッド太陽電池の開発(12F02379)
【研究テーマ】複合材料・物性
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】宮内 雅浩 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (60443230)
【キーワード】PEDOT / 量子ドット / 酸化チタン / 太陽電池 / 光触媒 (他13件)
【概要】本研究ではデバイス構造として、透明導電膜の上に多孔質TiO2層があり、TiO2表面に硫化物量子ドットが担持され、更に量子ドットの表面にホール輸送相となるPEDOTをコートした電極を考案し、高耐久で優れた光電変換素子と水分解光触媒を開発した。 量子ドットの合成は、Successive Ionic Layred Absorption and Reaction (SILAR）法を用い、CdSないしCdS...
【工学】構造・機能材料：光電変換 ／量子ドットを含む研究件
❏赤外光電変換の高効率化に向けたナノヘテロ界面構造制御(19H02534)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】久保 貴哉 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任教授 (10447328)
【キーワード】太陽電池 / 赤外光電変換 / 量子ドット / ワイドギャップ半導体 / ナノ構造材料 (他11件)
【概要】透明導電性基板上のZnOナノワイヤ(NW)を包埋するように、PbSコロイド量子ドットを充填して混合活性層を作製し、その上にAu電極を成膜した太陽電池の赤外分光感度の向上を目指し、混合活性層の電子構造の解明、高品質化を行った。本太陽電池が高赤外分光感度や高耐久性を有する要因として、ZnO NW中の電子が、Au電極に拡散できないエネルギー障壁を有する電子構造であることを明らかにした。電荷輸送に影響する...
❏量子ナノ構造界面層の創成と光電変換デバイス開拓(18H01378)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】野崎 智洋 東京工業大学, 工学院, 教授 (90283283)
【キーワード】ナノマイクロ熱工学 / 光電変換 / 量子ドット / プラズマＣＶＤ / 再生可能エネルギー (他8件)
【概要】量子サイズ効果を有するシリコンナノ粒子を合成し，印刷技術によって作成する高効率太陽電池を開発する。光電デバイスの性能は模擬太陽光とともに標準室内光も用いて評価した結果，標準LED光源に対して10%の変換効率を得た。シリコンナノ粒子の大量合成，シリコンインク作成，バルクヘテロ構造の開発と評価，そして高効率光電デバイスの開発まで一貫して実現することで低コスト高効率光電変換デバイスの実装への道筋を示した...
【工学】構造・機能材料：ナノクリスタル ／量子ドットを含む研究件
❏逆ミセル微小反応場によるハイブリッド型蛍光体ナノ粒子の合成および発光特性(14550678)
【研究テーマ】複合材料・物性
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】磯部 徹彦 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (30212971)
【キーワード】ZnS:Mn / 逆ミセル / フォトルミネッセンス / ナノ蛍光体 / ナノクリスタル (他11件)
【概要】逆ミセル微小反応場を用いてZnS:Mn^<2+>ナノクリスタル蛍光体をラウリルリン酸(PhosH)、SiO_2および両者によって表面修飾したサンプルを比較し、Mn2+による発光強度が増大する機構を追究した。その結果、ZnS:Mn^<2+>ナノ蛍光体にPhosHまたはSiO_2を修飾すると、量子閉じ込め効果や表面欠陥のキャッピング効果によって、Mn^<2+>の発光...
❏逆ミセル微小反応場を利用した表面修飾ナノ粒子の合成と発光特性(12750614)
【研究テーマ】複合材料・物性
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】2000 - 2001
【研究代表者】磯部 徹彦 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (30212971)
【キーワード】ZnS:Mn / 逆ミセル / フォトルミネッセンス / 蛍光体 / ナノ粒子 (他8件)
【概要】本研究では、界面活性剤によって形成される逆ミセルを微小反応場と利用してZnS:Mnナノクリスタルを合成し、さらにリン酸系界面活性剤PhosHを添加したときのMn^<2+>による発光の強度変化を調べた。ヘプタン/AOT/H_2O系逆ミセル溶液を調製し、同逆ミセル溶液80cm^3に1MZn(CH_3COO)_2水溶液0.545cm^3および0.1MMn(CH_3COO)_2水溶液0.05c...
【工学】構造・機能材料：太陽電池 ／量子ドットを含む研究件
❏小区分36010:無機物質および無機材料化学関連(0)
【研究テーマ】2018
【研究種目】蛍光体
【研究期間】量子ドット
【研究代表者】波長変換
【キーワード】太陽電池
【概要】量子ドットを利用した中間バンド太陽電池の高効率化に向けて、次に挙げた課題を解決する必要がある。(1)中間バンドが再結合中心となり、発光再結合及び非発光再結合レートが増大し開放電圧が下がってしまうこと、(2)中間バンドでのキャリア占有率、また量子ドットの光吸収が低いとき、中間バンド→伝導帯への2段階目の光吸収が少なくなること、(3)量子ドット層と周囲の材料のエネルギー障壁が小さいと2段階光吸収が起こ...
❏赤外光電変換の高効率化に向けたナノヘテロ界面構造制御(19H02534)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】久保 貴哉 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任教授 (10447328)
【キーワード】太陽電池 / 赤外光電変換 / 量子ドット / ワイドギャップ半導体 / ナノ構造材料 (他11件)
【概要】透明導電性基板上のZnOナノワイヤ(NW)を包埋するように、PbSコロイド量子ドットを充填して混合活性層を作製し、その上にAu電極を成膜した太陽電池の赤外分光感度の向上を目指し、混合活性層の電子構造の解明、高品質化を行った。本太陽電池が高赤外分光感度や高耐久性を有する要因として、ZnO NW中の電子が、Au電極に拡散できないエネルギー障壁を有する電子構造であることを明らかにした。電荷輸送に影響する...
❏近紫外→可視波長変換量子ドットによる太陽電池性能の向上(18H02061)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】磯部 徹彦 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30212971)
【キーワード】蛍光体 / 量子ドット / 波長変換 / 太陽電池
【概要】太陽電池モジュールでは、部材を紫外光から保護するために、紫外光吸収剤が使用されているので、波長400 nm以下の分光感度が低下している。紫外光吸収剤の代わりに、紫外光を可視光へ変換できる蛍光体を用いれば、太陽電池モジュールの部材を保護するのと同時に、紫外光に対する太陽電池モジュールの分光感度を向上することができる。本研究では、太陽電池モジュールの分光感度の高い可視光に対して透明であり、劣化の原因と...
【工学】構造・機能材料：ナノワイヤ ／量子ドットを含む研究件
❏回折限界をはるかに超える原子スケールテラヘルツナノサイエンスの開拓(17H01038)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】単一分子トランジスタ / テラヘルツ電磁波 / ナノギャップ電極 / カーボンナノチューブ / フラーレン (他17件)
【概要】近年、ナノワイヤー、分子などナノ量子構造を用いてトランジスタを形成し、その中における電子のダイナミクスを応用して、エレクトロニクスに新しい局面を拓こうとする研究が重要となりつつある。しかし、ナノ構造の物性解明と制御に非常に有効なテラヘルツ（THz）電磁波と極微細なナノ量子構造との相互作用は極めて弱い。 本研究では、nmオーダーのギャップを有する極微金属電極をTHz電磁波に対するアンテナとして用いる...
❏多端子量子ドット系の理論研究：制御可能なスピンホール効果の提案(22540333)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (00221812)
【キーワード】メゾスコピック系 / 量子ドット / スピンエレクトロニクス / スピン軌道相互作用 / 近藤効果 (他9件)
【概要】半導体量子ドットに３本以上のリードを接続した多端子系の示す物理現象を理論的に研究した。(1) スピン軌道相互作用がはたらく量子ドット多端子系では、スピンホール効果によってスピン分極電流が得られること、その分極率はゲート電圧によって電気的に制御可能であることを示した。(2) 微小なリングに埋め込まれた量子ドットの近藤効果を解析し、近藤効果のリングサイズ依存性、輸送特性における非弾性過程、多端子系で検...
【工学】構造・機能材料：電子構造 ／量子ドットを含む研究件
❏積層InAs量子ドット間の波動関数カップリングの制御と長波長帯レーザへの応用(17560005)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】斉藤 敏夫 (斎藤 敏夫) 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 助教 (90170513)
【キーワード】半導体物性 / 量子ドット / InAs / 波動関数 / 半導体レーザ (他12件)
【概要】積層InAs量子ドットの特殊な場合として、量子ドット間の障壁層がなく量子ドットがコラム型に直接接合した構造(コラム型InAs量子ドット)の成長が報告されている。この結果を解釈するために、コラム型量子ドットの偏光特性の積層数依存性(積層数1〜9)を、Valence-Force-Field法による歪分布の計算とそれに基づく8バンドk・p法による電子構造の計算により理論解析した。その結果、コラム型量子ド...
❏GaN系量子ドット構造中の分極電界の制御とレーザ特性の高性能化に関する理論解析(14550003)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2002 - 2003
【研究代表者】斉藤 敏夫 (斎藤 敏夫) 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 助手 (90170513)
【キーワード】窒化ガリウム / 量子ドット / 自発分極 / ピエゾ分極 / 歪分布 (他9件)
【概要】AlN障壁層中のGaN量子ドットの電子状態を分極ポテンシャルに依存したsp^3強結合法を用いて原子レベルから理論計算した。本研究では、Keating型のValence-Force-Fieldポテンシャルを用いて歪分布の計算を行い、有限差分法を用いて分極によって誘起されたポテンシャルと電界の分布を計算した。ここでは、自発分極と歪によるピエゾ分極を計算に取り入れている。GaNドットの形状は、頂点の切り...
❏積層型InGaN量子ドットレーザの発振特性の原子レベルからの理論解析(12650004)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2000 - 2001
【研究代表者】斎藤 敏夫 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 助手 (90170513)
【キーワード】GaN / InGaN / 量子ドット / 電子構造 / 強結合法 (他8件)
【概要】初年度は、GaN障壁中の六角柱型のIn_<0.2>Ga_<0.8>N量子ドットの電子構造を、ピエゾ分極電界を考慮したsp^3強結合法を用いて計算し、量子閉じ込めシュタルク効果による遷移エネルギーの低下と、電子と正孔の空間分離の様子を理論的に求めた。次年度は、六角ピラミッド型のIn_<0.2>Ga_<0.8>N量子ドット中に電子-正孔対が存在する場合の...
【工学】構造・機能材料：ゲルマニウム ／量子ドットを含む研究件
❏ゲルマニウム重い正孔スピン量子ビットの開発とスピン軌道相互作用の制御による最適化(20K15114)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】溝口 来成 東京工業大学, 工学院, 研究員 (90848772)
【キーワード】ゲルマニウム / 量子ドット / 量子ビット
【概要】正孔スピン量子ビットの高性能化に向けて、前年度に引き続きGe/SiGeヘテロ構造基板を利用した量子ドットデバイスの作製と量子ビット読み出しに向けた測定系の構築を行った。 ヘテロ構造基板表面に、ゲート絶縁膜と微小ゲート構造を堆積することで量子ドットデバイスが実現できる。前年度の結果では不安定な量子ドットデバイスの特性が観測されていたため、その一因として考えられる絶縁膜の膜質の改善を中心に新たなデバ...
❏量子構造中の正孔スピンダイナミクスの解明と制御(20H00237)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子ドット / シリコン / ゲルマニウム / 量子情報 / スピン軌道相互作用
【概要】本研究の目的は、量子構造中の正孔スピンダイナミクスの物理を解明し、その制御原理を示すことである。特に、スピンと軌道の自由度、及び相互作用の制御がその要素となる。スピンと軌道の間に働く相互作用は、結晶や構造の局所的な性質に依存するため、ナノ寸法の量子構造で重要となる。本研究で新たに開発するゲルマニウム量子ドット系と我々がこれまで開発してきたシリコン量子ドット系とを比較することで、普遍的な物理を解き明...
❏マルチエキシトン生成を用いた超高効率太陽電池の開発(20760011)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2008 - 2009
【研究代表者】宮島 晋介 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (90422526)
【キーワード】非晶質 / 量子ドット / 太陽電池 / ゲルマニウム
【概要】固体中でのマルチエキシトン生成を検出するための構造として、Ge量子ドット超格子を用いたpin構造を提案した。プラズマCVDにより製膜したアモルファス超格子の熱処理により、アモルファスSiCO/Ge量子ドット超格子を作製することに成功した。高圧水蒸気処理により、スピン密度を10^<18>cm^<-3>台まで減少させることが可能であるが、マルチエキシトン生成の検証には更なるスピ...
【工学】構造・機能材料：表面修飾 ／量子ドットを含む研究件
❏カーボンドットの発光特性を制御した先進的な液相合成法の開拓(19K22236)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2019-06-28 - 2022-03-31
【研究代表者】磯部 徹彦 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30212971)
【キーワード】蛍光 / 蛍光ソルバトクロミズム / カーボンドット / フェニレンジアミン / フロログルシノール (他8件)
【概要】近年、バンドギャップで発光し、量子サイズ効果によって粒子径制御で発光色を調整できる量子ドット（QDs）が台頭している。しかし、QDs材料として、CdSe、InP、CsPbBr3などが開発されているが、毒性や安定性の面で問題がある。このような背景のもと、環境親和性の高い発光材料が求められている。そこで、資源として豊富に存在する炭素材料から発光するカーボンドット（CDs）を作製することに着目した。本研...
❏モノレイヤーナノドット：究極に薄く小さい無機ナノ材料の溶液合成と機能開拓(24655199)
【研究テーマ】無機工業材料
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】緒明 佑哉 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (90548405)
【キーワード】ナノ材料 / モノレイヤー / ナノシート / 量子ドット / モノレイヤーナノドット (他10件)
【概要】本研究は、層状の結晶構造を有する材料を原子層１枚レベルまではく離させたモノレイヤーについて、その横幅サイズ・表面修飾・特性の制御を行うことを目指して研究を行った。 層状化合物のナノ結晶を作製し、これを溶液反応によってはく離させることで、横幅サイズが数ナノメートルかつ厚さが原子層レベルのモノレイヤーナノドットを作製することができた。 また、これらの表面修飾や分散性を制御し、特性との関係を調査した。...
【工学】総合工学：シリコン ／量子ドットを含む研究件
❏量子構造中の正孔スピンダイナミクスの解明と制御(20H00237)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子ドット / シリコン / ゲルマニウム / 量子情報 / スピン軌道相互作用
【概要】本研究の目的は、量子構造中の正孔スピンダイナミクスの物理を解明し、その制御原理を示すことである。特に、スピンと軌道の自由度、及び相互作用の制御がその要素となる。スピンと軌道の間に働く相互作用は、結晶や構造の局所的な性質に依存するため、ナノ寸法の量子構造で重要となる。本研究で新たに開発するゲルマニウム量子ドット系と我々がこれまで開発してきたシリコン量子ドット系とを比較することで、普遍的な物理を解き明...
❏シリコン量子ドット中のスピン状態に関する高速読み出し技術の開発と物理の解明(16F16806)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2016-11-07 - 2019-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子ドット / 量子デバイス / スピン / 量子情報 / シリコン (他7件)
【概要】本研究の目的は、スピン状態を高速に読み出す技術を開発し、シリコン量子ドット中のスピンコヒーレンスの物理を解明することにある。本研究により、スピン軌道相互作用の大きさを定量的に評価し、さらに電場や磁場に対するスピン軌道相互作用の大きさやスピン緩和時間の依存性を得ることを目指している。 具体的には、MOS構造を利用したpチャネルの量子ドットを作製し、高速読み出しに使用する単正孔トランジスタを量子ドット...
❏量子スピン情報素子に向けた新構造シリコン量子ドットの開発(26709023)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子デバイス / スピンデバイス / 量子情報 / 量子ドット / スピン (他8件)
【概要】本研究の目的は、新構造のシリコン量子ドットを開発し、スピンを情報の担い手として用いる量子計算の物理の解明、ハードウェアのための基本技術の実現を行うことにあった。将来的に既存シリコンテクノロジーと量子計算機の融合を目指すものであった。物理としては、シリコン量子ドット構造に特有のスピン緩和要因、バレーやスピンの関与する電子輸送特性を明らかにした。技術としては、Si基板やSi/SiGeヘテロ基板を利用し...
【工学】総合工学：量子井戸 ／量子ドットを含む研究件
❏バリア層組成揺らぎを利用した量子構造における弱局在状態の制御(20360021)
【研究テーマ】薄膜・表面界面物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70261196)
【キーワード】量子井戸 / 量子ドット / 濡れ層 / 波動関数 / 界面揺らぎ (他13件)
【概要】1～3原子層の厚さを有する量子井戸や量子ドット濡れ層に閉じ込められた電子の波動関数はバリア層に大きく浸み出すため、その電子状態の詳細は、バリア層におけるさまざまな揺らぎを明らかにする上で良いプローブとなる。そこで本研究では、近接場光学顕微鏡を用いたナノイメージング分光法と数値シミュレーションを駆使し、局在電子状態の解明をおこない、バリア層揺らぎとの関連を明らかにした。さらに、局所的な応力印加を利用...
❏極低温近接場分光法によるナノ構造中の電子波動関数のマッピングと制御(16310075)
【研究テーマ】ナノ構造科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2004 - 2006
【研究代表者】斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (70261196)
【キーワード】波動関数 / 近接場光学顕微鏡 / 量子ドット / 窒化物半導体 / 局所状態密度 (他9件)
【概要】低温(ヘリウム温度)・強磁場下にて動作し、かつ30nmの空間分解能を有する近接場光学顕微鏡(NSOM)を用いてイメージング分光をおこない、半導体量子ドット、ならびにその結合状態の波動関数マッピングをおこなった。おもな成果は以下のとおりである。 (1)GaAs界面量子ドットにおいて最低準位励起子、励起子分子、ならびに励起状態の励起子の波動関数マッピングをおこない、モデル計算との定量的な一致を得た。さ...
❏非発光再結合準位分布の2波長励起による汎用定量分光計の開発(14350002)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】鎌田 憲彦 埼玉大学, 工学部, 教授 (50211173)
【キーワード】フォトルミネッセンス / 非発光再結合準位 / GaN / 紫外・青色発光材料 / 量子井戸 (他7件)
【概要】(1)2波長励起フォトルミネッセンス測定系の整備拡充 可視〜近赤外域での波長連続可変励起源と受光系、励起光およびPL強度分布測定用CCDカメラを備えた測定系を新たに整備拡充し、汎用の2波長励起フォトルミネッセンス測定系を構築した。 (2)プラズマMBE成長試料の禁制帯内準位測定 ハノーバー大学で成長されたプラズマMBE成長GaN/AlGaN量子井戸構造半導体試料の準位測定を行い、GaN/Al_&l...
【工学】総合工学：量子効果 ／量子ドットを含む研究件
❏半導体ヘテロ構造中の量子準位間遷移とテラヘルツ共振器輻射場の超強結合の物理と応用(22241036)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】半導体超格子 / 量子ドット / テラヘルツ / 半導体量子構造 / 超格子 (他10件)
【概要】我々は、半導体量子構造を強いテラヘルツ電磁場の中に置き、その量子伝導を制御することを目的として研究を行った。主な成果は以下の通りである;1)半導体超格子に強いテラヘルツ電磁波を照射することにより、高電界ドメインの発生を抑制することに成功した。2)量子ドットにナノギャップ電極を形成することにより、量子ドットとテラヘルツ電磁波の強い結合を実現し、テラヘルツ光子支援トンネル効果により単一電子の伝導を制御...
❏揺らぎを排した量子スケールMOSFETにおける物理現象の探究と集積化応用の研究(13450135)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】平本 俊郎 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20192718)
【キーワード】半導体 / シリコンMOSFET / 量子効果 / クーロンブロッケード / 単電子トランジスタ (他16件)
【概要】本研究の目的は、サイズ揺らぎを極力抑制したナノスケールMOSFETの物理現象の解明し、その物理現象の集積回路デバイスに積極的に応用することである。電子ビーム露光装置とエッチング技術により、10nm以下の極めて微細なナノデバイスを制御性良く作製する技術を確立した。この技術で作製したデバイスでは、室温のおいて明瞭に量子効果と単電子効果が現れる。量子効果は、電子の基底準位の上昇によるしきい値電圧の上昇と...
❏半導体量ドットレーザの試作研究(10355004)
【研究テーマ】応用光学・量子光工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】1998 - 2000
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30134638)
【キーワード】量子ドット / MOCVD / MBE / 半導体レーザ / 自己組織化 (他10件)
【概要】本研究は、研究代表者が長年取り組んできた量子ドットレーザについて、実用化を目指してその素子技術の確立を図ることを目的として遂行されている。 まず、InGaAs自己形成量子ドットについて、実用化に重要な光通信用波長帯である13.-1.5μm帯発光をめざして結晶成長の最適化を行った。その結果、世界で最も長い1.5mmの発光波長を実現することに成功した。これはGaAs上に成長したInAs量子ドットをGa...
【工学】総合工学：へテロ構造 ／量子ドットを含む研究件
❏量子ドットの光イオン化を用いた超高感度中赤外光検出器の開発(13555104)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】量子ドット / 光検出 / 量子ナノ構造 / ヘテロ構造 / 赤外光 (他11件)
【概要】波長数μm^〜数十μmの中赤外帯の光検出は、リモートセンシングや排ガス計測などの環境計測、宇宙物理、暗視装置、バイオ関連等の応用分野で極めて重要な技術となりつつある。近年、その作製技術や物性の理解が急速に進展しつつある自己組織InAs量子ドットは、作製の容易さ、電子閉じ込めエネルギー、光との散乱断面積の大きさ等の観点から、中赤外光検出の活性層として極めて魅力的である。 本研究では、高移動度変調ドー...
❏1.5μm帯光通信用半導体量子カスケードレーザの基礎研究(10305028)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】1998 - 2000
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30134638)
【キーワード】量子ドット / 量子カスケードレーザ / 半導体レーザ / MOCVD / MBE (他8件)
【概要】本研究は,将来の集積電子素子と光素子の融合を目指して、ユニポーラーキャリア動作に基づいた量子カスケード構成による1.5μm波長帯の半導体レーザを実現するための、半導体ヘテロ構造について、結晶成長技術および物理的基礎を中心に研究を行うことを目的としている。 伝導帯において大きなバンド不連続性を実現することが可能なGaN/AlGaN系におけるサブバンド間遷移について研究に取り組んだ。まず、AlGaN/...
【工学】総合工学：クーロンブロッケード ／量子ドットを含む研究件
❏量子ドット集合系を用いた高感度テラヘルツ光検出器(20K03807)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (00221812)
【キーワード】量子ドット / クーロンブロッケード / 光電流 / テラヘルツ波 / ディッケ効果 (他6件)
【概要】本研究課題の目的は、量子ドット集合系にテラヘルツ（THz）光を当てたときの光電流（photocurrent）の物理を理論的に研究し、高感度THz光検出器への応用を提案することである。当該年度は、その準備として、単一量子ドットにおける光電流の定式化、電子フォノン相互作用に起因するFranck-Condon効果の光電流への影響の考察、および並列２重量子ドット系における輸送特性の研究を行った。 単一量子...
❏多端子量子ドット系の理論研究：制御可能なスピンホール効果の提案(22540333)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (00221812)
【キーワード】メゾスコピック系 / 量子ドット / スピンエレクトロニクス / スピン軌道相互作用 / 近藤効果 (他9件)
【概要】半導体量子ドットに３本以上のリードを接続した多端子系の示す物理現象を理論的に研究した。(1) スピン軌道相互作用がはたらく量子ドット多端子系では、スピンホール効果によってスピン分極電流が得られること、その分極率はゲート電圧によって電気的に制御可能であることを示した。(2) 微小なリングに埋め込まれた量子ドットの近藤効果を解析し、近藤効果のリングサイズ依存性、輸送特性における非弾性過程、多端子系で検...
❏揺らぎを排した量子スケールMOSFETにおける物理現象の探究と集積化応用の研究(13450135)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】平本 俊郎 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20192718)
【キーワード】半導体 / シリコンMOSFET / 量子効果 / クーロンブロッケード / 単電子トランジスタ (他16件)
【概要】本研究の目的は、サイズ揺らぎを極力抑制したナノスケールMOSFETの物理現象の解明し、その物理現象の集積回路デバイスに積極的に応用することである。電子ビーム露光装置とエッチング技術により、10nm以下の極めて微細なナノデバイスを制御性良く作製する技術を確立した。この技術で作製したデバイスでは、室温のおいて明瞭に量子効果と単電子効果が現れる。量子効果は、電子の基底準位の上昇によるしきい値電圧の上昇と...
【工学】総合工学：トンネル効果 ／量子ドットを含む研究件
❏シリコン電子スピン量子ビットの高精度トンネル輸送技術の確立(21K14485)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2021-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】米田 淳 東京工業大学, 超スマート社会卓越教育院, 特任准教授 (60734366)
【キーワード】量子ビット / 量子ドット / 単一スピン / トンネル効果
【概要】本研究は、電子スピンのトンネル過程におけるスピンコヒーレンスの喪失機構を解明し、スピンの量子状態がよく保存されるための条件を明らかにすることを目的としている。ただし、スピンの量子状態の保存とは、偏極成分だけでなく、位相成分も含めた保存のことを指す。このため、そもそもスピンの位相情報が失われにくく、かつ電気的操作性の高いシリコン量子ドットにおいて、トンネル輸送が位相情報に与える影響を評価し、さまざま...
❏量子ドットの光イオン化を用いた超高感度中赤外光検出器の開発(13555104)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】量子ドット / 光検出 / 量子ナノ構造 / ヘテロ構造 / 赤外光 (他11件)
【概要】波長数μm^〜数十μmの中赤外帯の光検出は、リモートセンシングや排ガス計測などの環境計測、宇宙物理、暗視装置、バイオ関連等の応用分野で極めて重要な技術となりつつある。近年、その作製技術や物性の理解が急速に進展しつつある自己組織InAs量子ドットは、作製の容易さ、電子閉じ込めエネルギー、光との散乱断面積の大きさ等の観点から、中赤外光検出の活性層として極めて魅力的である。 本研究では、高移動度変調ドー...
【工学】総合工学：スピン ／量子ドットを含む研究件
❏フォトニック結晶ナノ共振器を用いた量子ドットからの単一光子光渦の生成(17H02796)
【研究テーマ】光工学・光量子科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】岩本 敏 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40359667)
【キーワード】フォトニック結晶 / 円偏光 / スピン / 軌道角運動量 / 共振器 (他9件)
【概要】H1型フォトニック結晶ナノ共振器の縮退した四重極モードを利用して、共振器中の適切な位置におかれた量子ドットのスピン状態と±１の軌道角運動量を有する光渦の相互変換が可能であることを、理論モデルと電磁界解析により示した。また、表面に２重回折格子を装荷したリング共振器を用いて、偏光分布がスキルミオン数で特徴づけられるフルポアンカレビームの生成が可能であることを見出した。この手法を用いることで、量子ドット...
❏シリコン量子ドット中のスピン状態に関する高速読み出し技術の開発と物理の解明(16F16806)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2016-11-07 - 2019-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子ドット / 量子デバイス / スピン / 量子情報 / シリコン (他7件)
【概要】本研究の目的は、スピン状態を高速に読み出す技術を開発し、シリコン量子ドット中のスピンコヒーレンスの物理を解明することにある。本研究により、スピン軌道相互作用の大きさを定量的に評価し、さらに電場や磁場に対するスピン軌道相互作用の大きさやスピン緩和時間の依存性を得ることを目指している。 具体的には、MOS構造を利用したpチャネルの量子ドットを作製し、高速読み出しに使用する単正孔トランジスタを量子ドット...
❏量子スピン情報素子に向けた新構造シリコン量子ドットの開発(26709023)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】小寺 哲夫 東京工業大学, 工学院, 准教授 (00466856)
【キーワード】量子デバイス / スピンデバイス / 量子情報 / 量子ドット / スピン (他8件)
【概要】本研究の目的は、新構造のシリコン量子ドットを開発し、スピンを情報の担い手として用いる量子計算の物理の解明、ハードウェアのための基本技術の実現を行うことにあった。将来的に既存シリコンテクノロジーと量子計算機の融合を目指すものであった。物理としては、シリコン量子ドット構造に特有のスピン緩和要因、バレーやスピンの関与する電子輸送特性を明らかにした。技術としては、Si基板やSi/SiGeヘテロ基板を利用し...
【工学】総合工学：フォトニツク結晶 ／量子ドットを含む研究件
❏フォトニック結晶ナノ共振器を用いた量子ドットからの単一光子光渦の生成(17H02796)
【研究テーマ】光工学・光量子科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】岩本 敏 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40359667)
【キーワード】フォトニック結晶 / 円偏光 / スピン / 軌道角運動量 / 共振器 (他9件)
【概要】H1型フォトニック結晶ナノ共振器の縮退した四重極モードを利用して、共振器中の適切な位置におかれた量子ドットのスピン状態と±１の軌道角運動量を有する光渦の相互変換が可能であることを、理論モデルと電磁界解析により示した。また、表面に２重回折格子を装荷したリング共振器を用いて、偏光分布がスキルミオン数で特徴づけられるフルポアンカレビームの生成が可能であることを見出した。この手法を用いることで、量子ドット...
❏半導体チップ上単一光子量子回路の研究(16K06294)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】太田 泰友 東京大学, ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構, 特任准教授 (90624528)
【キーワード】単一光子源 / 量子ドット / フォトニック結晶 / 転写プリント / 光集積回路 (他12件)
【概要】本研究では、半導体集積光回路上へ量子ドット単一光子源を集積する技術の開発と同系における量子光学実験を行った。集積技術として転写プリント法を研究し、ナノ共振器光源を光導波路上へ±50nm程度の位置精度で集積することに成功した。また、同構造において99％を超える光源効率を達成可能なことを電磁界計算により明らかにした。半導体ナノ加工技術と転写プリント法を組み合わせて様々な試料を作製し、光回路上での単一光...
❏量子ドット－ナノ共振器結合系における二光子自然放出過程を活用した量子光源(24760037)
【研究テーマ】応用光学・量子光工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】太田 泰友 東京大学, ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構, 特任准教授 (90624528)
【キーワード】量子ドット / フォトニック結晶 / 二光子過程 / 非線形光学 / ナノレーザー (他8件)
【概要】量子ドット‐フォトニック結晶ナノ共振器結合系における二光子相互作用の物理およびその応用に関する多くの成果を上げた。特に、レーザ発振および非線形光学波長変換を単一ナノ共振器中で実現する自己周波数変換ナノ共振器レーザを提案・実現した。量子ドットの広帯域ゲインを利用し、ほぼ可視域全体をカバーするマイクロ集積可視ナノレーザアレイを実現した。また、第二高調波発生が光子の量子統計性に依存することを実験理論の両...
【工学】総合工学：励起子 ／量子ドットを含む研究件
❏高度な量子情報通信機能に向けた半導体中の単一不純物準位の制御と利用に関する研究(22360133)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】佐久間 芳樹 独立行政法人物質・材料研究機構, 先端フォトニクス材料ユニット, グループリーダー (60354346)
【キーワード】量子閉じ込め / 量子ドット / 励起子 / 単一光子 / 等電子準位 (他7件)
【概要】発光波長や強度などの特性が揃った単一光子源への応用を目指し、III-V族半導体中の等電子不純物による局在準位の制御と利用に関する研究を行った。具体的には、ガリウム砒素中の窒素不純物の最適なドーピング手法を調べ、エネルギーの揃った単一光子発生を世界で初めて実証するとともに、発光寿命や偏光などの特性について明らかにした。本研究によって多くの基礎データが取得でき、今後の技術開発に不可欠な有益な知見が得ら...
❏バリア層組成揺らぎを利用した量子構造における弱局在状態の制御(20360021)
【研究テーマ】薄膜・表面界面物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70261196)
【キーワード】量子井戸 / 量子ドット / 濡れ層 / 波動関数 / 界面揺らぎ (他13件)
【概要】1～3原子層の厚さを有する量子井戸や量子ドット濡れ層に閉じ込められた電子の波動関数はバリア層に大きく浸み出すため、その電子状態の詳細は、バリア層におけるさまざまな揺らぎを明らかにする上で良いプローブとなる。そこで本研究では、近接場光学顕微鏡を用いたナノイメージング分光法と数値シミュレーションを駆使し、局在電子状態の解明をおこない、バリア層揺らぎとの関連を明らかにした。さらに、局所的な応力印加を利用...
❏光通信波長帯でのもつれ合い光子対発生に向けた量子ドットの励起子微細構造制御の研究(19360013)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2007 - 2008
【研究代表者】佐久間 芳樹 独立行政法人物質・材料研究機構, 半導体材料センター, 主幹研究員 (60354346)
【キーワード】量子ドット / 励起子 / 単一光子 / 励起子微細構造 / 光通信波長帯 (他9件)
【概要】量子暗号など将来の量子情報通信の要素として重要な波長1.3~1.55μmの光通信波長帯でのもつれ合い光子対発生技術への展開を目指し、ダブルキャップ法によるInAs/InP系量子ドットの形成技術を開発するとともに、ドットの構造評価、および励起子微細構造、多励起子状態、励起子再結合寿命、位相緩和時間に関する観測と評価を行った。本研究によって多くの基礎データが取得でき、今後の技術開発に重要となる新たな知...
【工学】総合工学：プラズマ化学 ／量子ドットを含む研究件
❏量子ナノ構造界面層の創成と光電変換デバイス開拓(18H01378)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】野崎 智洋 東京工業大学, 工学院, 教授 (90283283)
【キーワード】ナノマイクロ熱工学 / 光電変換 / 量子ドット / プラズマＣＶＤ / 再生可能エネルギー (他8件)
【概要】量子サイズ効果を有するシリコンナノ粒子を合成し，印刷技術によって作成する高効率太陽電池を開発する。光電デバイスの性能は模擬太陽光とともに標準室内光も用いて評価した結果，標準LED光源に対して10%の変換効率を得た。シリコンナノ粒子の大量合成，シリコンインク作成，バルクヘテロ構造の開発と評価，そして高効率光電デバイスの開発まで一貫して実現することで低コスト高効率光電変換デバイスの実装への道筋を示した...
❏大気圧非平衡プラズマのミクロ構造解明とナノ量子物性材料合成プロセスへの展開(18686018)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2006 - 2007
【研究代表者】野崎 智洋 東京工業大学, 大学院・理工学院研究科, 助教 (90283283)
【キーワード】大気圧非平衡プラズマ / 量子ドット / 単層カーボンナノチューブ / ナノテクノロジー / ナノ材料 (他9件)
【概要】大気圧では,バルクプラズマと電極(または合成基板)の境界領域に厚さ約100μmの衝突性シースが形成される。このシースには1000 V/cmを超える高電界領域が形成されるにもかかわらず,大気圧では粒子間の衝突頻度が高いためにイオンは加速しきれない(イオンエネルギー:0.01eV以下)。このような大気圧独自の反応系が大きな注目を集め,先進材料合成プロセスの実現に向けた基礎・応用研究が急展開している。本...
【工学】総合工学：超微粒子 ／量子ドットを含む研究件
❏量子ドット系での相関効果と伝導特性への影響(06740302)
【研究テーマ】固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】1994
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 助手 (00221812)
【キーワード】メゾスコピック系 / 量子ドット / 超微粒子 / 電子相関 / ホッピング伝導 (他7件)
【概要】半導体の微細加工技術で作られる0次元系(量子ドット)や超微粒子での電子相関効果の解明のため、今年度は次の3つの側面から理論研究を行った。 まず量子ドットの集合系での電気伝導特性において、電子間相互作用と干渉効果の両者が競合する効果を究明した。特にスピン軌道相互作用の働く場合、及びドット中の複数レベルの影響が重要な場合に対して計算を進め、電気伝導の磁場依存性を導出した。計算結果は銅微粒子フィルムでの...
❏メゾスコピック系における電子相関効果(05740241)
【研究テーマ】固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】1993
【研究代表者】江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 助手 (00221812)
【キーワード】メゾスコピック系 / 量子ドット / 電子相関 / ホッピング伝導 / ランダム系 (他7件)
【概要】当初の計画に従い、メゾスコピック系、特に微小な0次元系(量子ドット)での電子状態を、相関効果を量子力学的に扱って理論的に解明した。 (1)量子ドット集合系でのホッピング伝導の研究:電子の波動性と電子間相互作用を同時に取り入れるため、ランダムなサイト・エネルギーを持ったハバ-ド模型を考察し、数値計算を実行して電子状態を求めた。磁場のある場合にZeeman効果を考慮することで、正の磁気伝導度が生じるこ...
【工学】総合工学：半導体 ／量子ドットを含む研究件
❏非線形光学効果を用いた結合可変な共振器量子電気力学系の実現(19K14627)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2019-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】長田 有登 東京大学, 大学院総合文化研究科, 特任助教 (90804138)
【キーワード】半導体量子ドット / フォトニック結晶共振器 / 集積量子光回路 / 量子ドット / ナノ光素子 (他11件)
【概要】本研究では、半導体自己形成量子ドットとフォトニック結晶共振器を用いた共振器量子電気力学系に、転写プリント法を用いた異種物質集積の技術を用いて新たな機能を付与することを目的とした。その要素技術としてはCMOSプロセスにより作製された光導波路への量子ドット－フォトニック結晶共振器強結合系の集積、および光導波路による量子ドットの共鳴的な励起を実現することができた。これらの成果は本研究の目的を達成するうえ...
❏高光応答性ナノセルロース材料(13F03392)
【研究テーマ】木質科学
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2013-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】磯貝 明 東京大学, 農学生命科学研究科, 教授 (40191879)
【キーワード】セルロース / ナノファイバー / TEMPO / 量子ドット / 蛍光 (他10件)
【概要】当研究室で見出されたTEMPO酸化セルロースナノファイバー（TOCN）は、環境適合型の水系触媒反応で前処理され、低解繊エネルギーで、完全ナノ分散化が可能であり、約3nmと超極細幅の結晶性セルロースミクロフィブリルレベルにまで変換された新規バイオ系ナノ材料である。本研究では、TOCN表面に高密度で規則的にカルボキシル基のNa塩が存在する特異的ナノ構造を利用し、機能性ナノ半導体物質として注目されている...
❏量子ドット系における非平衡多体状態の数値計算手法開発(24540316)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系・局在 / 近藤効果 / 量子コヒーレンス / 非平衡統計力学 / スピントロニクス (他11件)
【概要】不純物アンダーソン模型で記述される単一の量子ドットで、時間に依存する外場の影響およびバーテックス補正の効果を議論した。この計算は相互作用のある系の光支援輸送を理解するときの理論的な出発点を与えるとともに、高次の保存近似の出発点となる。そのほか、単一電子生成および単一光子生成における位相緩和の効果、局所的な二準位系を介した熱輸送、金属中のスピン拡散長とスピン局在長の関係などについても、理論的な考察を...
【工学】総合工学：逆ミセル ／量子ドットを含む研究件
❏逆ミセル微小反応場によるハイブリッド型蛍光体ナノ粒子の合成および発光特性(14550678)
【研究テーマ】複合材料・物性
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】磯部 徹彦 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (30212971)
【キーワード】ZnS:Mn / 逆ミセル / フォトルミネッセンス / ナノ蛍光体 / ナノクリスタル (他11件)
【概要】逆ミセル微小反応場を用いてZnS:Mn^<2+>ナノクリスタル蛍光体をラウリルリン酸(PhosH)、SiO_2および両者によって表面修飾したサンプルを比較し、Mn2+による発光強度が増大する機構を追究した。その結果、ZnS:Mn^<2+>ナノ蛍光体にPhosHまたはSiO_2を修飾すると、量子閉じ込め効果や表面欠陥のキャッピング効果によって、Mn^<2+>の発光...
❏逆ミセル微小反応場を利用した表面修飾ナノ粒子の合成と発光特性(12750614)
【研究テーマ】複合材料・物性
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】2000 - 2001
【研究代表者】磯部 徹彦 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (30212971)
【キーワード】ZnS:Mn / 逆ミセル / フォトルミネッセンス / 蛍光体 / ナノ粒子 (他8件)
【概要】本研究では、界面活性剤によって形成される逆ミセルを微小反応場と利用してZnS:Mnナノクリスタルを合成し、さらにリン酸系界面活性剤PhosHを添加したときのMn^<2+>による発光の強度変化を調べた。ヘプタン/AOT/H_2O系逆ミセル溶液を調製し、同逆ミセル溶液80cm^3に1MZn(CH_3COO)_2水溶液0.545cm^3および0.1MMn(CH_3COO)_2水溶液0.05c...
【工学】総合工学：ナノ構造 ／量子ドットを含む研究件
❏赤外光電変換の高効率化に向けたナノヘテロ界面構造制御(19H02534)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】久保 貴哉 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任教授 (10447328)
【キーワード】太陽電池 / 赤外光電変換 / 量子ドット / ワイドギャップ半導体 / ナノ構造材料 (他11件)
【概要】透明導電性基板上のZnOナノワイヤ(NW)を包埋するように、PbSコロイド量子ドットを充填して混合活性層を作製し、その上にAu電極を成膜した太陽電池の赤外分光感度の向上を目指し、混合活性層の電子構造の解明、高品質化を行った。本太陽電池が高赤外分光感度や高耐久性を有する要因として、ZnO NW中の電子が、Au電極に拡散できないエネルギー障壁を有する電子構造であることを明らかにした。電荷輸送に影響する...
❏位置制御シングルモード量子ドット・量子リングの伝導制御とその応用(25246004)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】量子ドット / テラヘルツ / 単一電子トランジスタ / ナノ構造 / 量子ナノ構造 (他8件)
【概要】自己組織化InAs量子ドット中では、軌道間の量子化エネルギー差や帯電エネルギーが、テラヘルツの光子エネルギーに相当する。しかし、一般にテラヘルツ電磁波の波長に比べ、量子ドットのサイズが非常に小さいため、通常のテラヘルツ透過測定では単一量子ドットの信号を得ることは不可能である。本研究では、ソース・ドレイン電極をアンテナとして用いて、テラヘルツ電磁波を単一量子ドットに集光し、さらに同じ電極を用いて量子...
❏量子ナノ構造系のテラヘルツダイナミクスの解明と制御に関する研究(18201027)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2006 - 2008
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】ナノ制御 / テラヘルツ電磁波 / 量子ナノ構造 / 分子素子 / 半導体超格子 (他8件)
【概要】本研究では、電子とテラヘルツ電磁波との相互作用の詳細な検討から、バルク半導体や半導体超格子構造中の電子の特異な伝導ダイナミクスとそれがもたらす利得スペクトルを明らかにした。さらに利得を応用したテラヘルツ発振器の実現に向けたテラヘルツ共振器構造の試作と評価を行った。また、光の回折限界を大きく超えて、テラヘルツ電磁波で単一の量子ドットや分子の伝導ダイナミクスを測定するためのナノギャップ電極試料構造を作...
【工学】総合工学：化合物半導体 ／量子ドットを含む研究件
❏光による結合量子ドットのスピン操作(18360042)
【研究テーマ】応用光学・量子光工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2006 - 2008
【研究代表者】竹内 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80298140)
【キーワード】光プロセシング / 量子ドット / スピントロニクス / スピン / 化合物半導体 (他6件)
【概要】半導体量子ドットのスピンを光によって操作するには、高いスピン偏極率や、長いスピン緩和時間の実現が望まれる。本研究では、均一性が高い量子ドットの第二励起準位で、円偏光励起によって45%もの高いスピン偏極率の初期値が得られることを明らかにした。また、柱状の形状を持ち縦方向に量子力学的に結合したコラムナ量子ドットで、円偏光励起によって5.3 nsもの長いスピン緩和時間が得られることを明らかにした。 ...
❏次世代光記憶装置用青紫色ガリウムナイトライド微小共振器型面発光レーザの開発研究(13355015)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (30134638)
【キーワード】微小共振器 / 量子ドット / 強化ガリウム / 面発光LED / 面発光レーザ (他14件)
【概要】電流注入型窒化物半導体青色面発光レーザの実現に向けた基盤技術の確立をはかった。本年度の主な成果は下記の通りである。 1.高反射率n型AlGaN/GaN分布ブラッグ反射鏡(DBR)の作製 GaN層結晶成長時のキャリアガス流量を最適化し、面内均一性の改善に成功した。また、成長温度の誤差変動を1℃単位で補正し、DBRの膜厚揺らぎを抑制した。これらの結果、ノンドープDBR(33周期)上にn型DBR(9周期...
❏半導コヒーレント・テラヘルツ電磁波発生用半導体集積デバイスの開発研究(08555081)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】1996 - 1997
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 国際産学共同研究センター, 教授 (30134638)
【キーワード】量子ドット / 微小共振器 / 量子井戸 / テラヘルツ電磁波 / 量子ナノ構造 (他11件)
【概要】情報通信技術の発達はさまざまな電磁波領域の開拓を必要としてきている。これは単に情報量の増大のみならず、さまざまな情報のやりとりを実現するために要請されてきている。 本試験研究では、21世紀のテラビット級情報ネットワーク構築をめざした基礎技術として、コヒーレント・テラヘルツ電磁波発生のための半導体集積デバイスの開発研究を行い、テラヘルツもしくはフェムト秒テクノロジーという研究分野の実用化に寄与するこ...
【工学】総合工学：ヒ化ガリウム(GaAs) ／量子ドットを含む研究件
❏有機・無機半導体ヘテロ界面を利用した高密度メモリの実現(25420299)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】西永 慈郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 太陽光発電研究センター, 研究員 (90454058)
【キーワード】有機・無機半導体ヘテロ界面 / フラーレン / GaAs / MBE / HEMT (他9件)
【概要】C60分子に無機半導体で培われた半導体結晶成長・評価技術を応用することで、有機・無機半導体ヘテロ構造の作製および新規電子デバイスの提案を行った。MBE法によりC60 doped GaAs薄膜を作製したところ、GaAs結晶に欠陥なくC60分子の添加に成功した。電気的特性より添加されたC60分子はGaAs結晶中にて電子トラップとして機能し、電界もしくは赤外線により、トラップされていた電子が放出されるこ...
❏フラーレン・GaAsヘテロ構造の結晶成長とその応用(20760203)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】西永 慈郎 早稲田大学, 高等研究所, 助教 (90454058)
【キーワード】フラーレン / GaAs / MBE / MEE / RHEED (他10件)
【概要】フラーレンC_<60>のMBE法によるエピタキシャル成長およびC_<60>を添加したGaAs、AlGaAsの物性について研究を進めた。C_<60>と基板結晶の格子不整合は大きいが,得られた結晶は極めて良く、C_<60>/GaAsヘテロ界面のRHEED振動観察によって、C_<60>成長初期層が基板表面再構成とC_<60>分子の立...
❏積層InAs量子ドット間の波動関数カップリングの制御と長波長帯レーザへの応用(17560005)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】斉藤 敏夫 (斎藤 敏夫) 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 助教 (90170513)
【キーワード】半導体物性 / 量子ドット / InAs / 波動関数 / 半導体レーザ (他12件)
【概要】積層InAs量子ドットの特殊な場合として、量子ドット間の障壁層がなく量子ドットがコラム型に直接接合した構造(コラム型InAs量子ドット)の成長が報告されている。この結果を解釈するために、コラム型量子ドットの偏光特性の積層数依存性(積層数1〜9)を、Valence-Force-Field法による歪分布の計算とそれに基づく8バンドk・p法による電子構造の計算により理論解析した。その結果、コラム型量子ド...
【工学】総合工学：スピントロニクス ／量子ドットを含む研究件
❏スピントロニクス素子における量子輸送理論の構築と新奇デバイスの提案(20K03831)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】スピントロニクス / ゆらぎの定理 / マグノン / 量子ドット / カーボンナノチューブ (他11件)
【概要】前年度に引き続き、スピントロニクス分野の物理現象に対して、微視的な模型に基づく理論研究を展開し、(1) スピン軌道相互作用のある二次元電子系と強磁性絶縁体の接合におけるスピン共鳴の理論、(2) 近藤状態にある磁性不純物を介したスピンポンピングの理論、(3) スピンホール磁気抵抗現象におけるゆらぎの定理、について論文を出版した。これらの研究によって、磁性体と金属の界面におけるスピン流の微視的機構や新...
❏格子歪による単一スピン状態の制御とフォノン媒介スピン間相互作用(20KK0113)
【研究テーマ】
【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
【研究期間】2020-10-27 - 2025-03-31
【研究代表者】黒田 眞司 筑波大学, 数理物質系, 教授 (40221949)
【キーワード】単一スピン / 量子ドット / 表面弾性波 / スピントロニクス / 交換相互作用 (他8件)
【概要】本研究は、フランス国立科学研究センター(CNRS)のネール研究所(Neel Institut)のL. Besombes, H. Boukariとの共同研究により、半導体ドット中の単一磁性スピンを対象に、格子振動によるスピンの変調と制御を実現し、格子振動を媒介としたスピン間の量子情報伝達に応用することを目的としている。CdTeドット中のCr原子1個のスピンに対し、表面弾性波(SAW)により時間的に変...
❏場の理論を用いた高速駆動外場下の非平衡量子輸送の研究(15K05124)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系 / 非平衡統計力学 / スピントロニクス / 量子輸送理論 / 物性理論 (他8件)
【概要】ナノスケール素子の高速駆動に関する理論研究を行い、以下のような成果を得た: (1)強い周期外場のもとでの電流ゆらぎの理論を構築し、量子ドット内のクーロン相互作用の影響を議論した。(2)強磁性絶縁体と金属の界面で、スピンゼーベック効果およびスピンポンピング現象で生成されるスピン流について、その揺らぎの微視的理論を構築した。(3)リードと量子ドットからなる系で、リードの温度・化学ポテンシャルを周期的に...
【工学】総合工学：グラフェン ／量子ドットを含む研究件
❏グラフェンにおけるトポロジーと電子相関の理論的研究(22740196)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】江澤 雅彦 東京大学, 大学院工学系研究科, 助教 (10504805)
【キーワード】グラフェン / シリセン / トポロジカル絶縁体 / スキルミオン / 量子スピンホール効果 (他21件)
【概要】グラフェン及び関連物質であるシリセンの電子物性とトポロジカルな性質について研究を行った。特に様々なトポロジカル絶縁体とトポロジカル相転移について研究を行った。三角グラフェンの波動関数を厳密に求めた。グラフェン・ナノディスク・アレイが平坦バンドを持つ事を示した。シリセンの構造が座屈している事により、垂直電場でバンドギャップを制御出来る事を示した。シリセンに強磁性体を貼り付ける事で量子異常ホール効果を...
❏グラフェンにおけるナノエレクトロニクスとスピントロニクス(20840011)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(スタートアップ)
【研究期間】2008 - 2009
【研究代表者】江澤 雅彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (10504805)
【キーワード】グラフェン / 半導体 / ナノエレクトロニクス / スピントロニクス / 量子ドット (他11件)
【概要】グラフェン及びグラフェン派生物質に付随する物理現象は,現在の物性物理で最も注目を集めている物の一つである.特に,グラフェンを一次元状に切り出したグラフェン・ナノリボンに関しては多くの研究がなされている.同様に重要な物質として,グラフェン・ナノディスクがある.これは閉じた境界を持つグラフェン派生物である.このナノディスクという新しい物理系の豊かな電磁的性質を明らかにし,バンド構造などの基礎的物性から...
【工学】総合工学：原子間力顕微鏡 ／量子ドットを含む研究件
❏AFM陽極酸化法によるInAs量子ドット位置制御法の開発およびSETへの応用(13450124)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】小長井 誠 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40111653)
【キーワード】AFM陽極酸化法 / InAs / 量子ドット / ヒ化インジウム / III-V族化合物半導体 (他8件)
【概要】近年、半導体微細加工技術の向上により、単電子トランジスタ(Single Electron Transistors, SETs)などの量子効果デバイスを開発しようとする研究が活発になされている。それらのデバイスを作製する手段として、イオンビームや電子ビームなどを用いた微細加工技術を補完する加工技術として近年注目を集めているのが、材料構成原子の格子定数の違いによる歪みによって特定の極微細構造を自己形成...
❏ZnSe系量子箱の自然構築法開発に関する基礎研究(09750006)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】1997 - 1998
【研究代表者】小林 正和 千葉大学, 工学部, 助教授 (10241936)
【キーワード】量子ドット / 硫化カドミウム / セレン化亜鉛 / 分子線エピタキシー / フォトルミネッセンス (他14件)
【概要】昨年度までの成果を元に本年度はCdS量子ドットの発光の短波長化と発光素子応用を主に検討を行った。その結果、 ● 昨年度までの成果ではCdS量子ドットから明るい発光が確認されたがその発光波長は青色領域には入っていなかった。そこで、量子ドットのサイズを小さくすることを試み、量子準位による発光の高エネルギー化を計った。その結果、青色領域にまで発光波長の制御が可能なことが明らかになった。これらのことより、...
【工学】総合工学：ナノ粒子 ／量子ドットを含む研究件
❏量子ナノ構造を有するハイブリッド薄膜太陽電池の開発(26289045)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】野崎 智洋 東京工業大学, 工学院, 教授 (90283283)
【キーワード】ナノマイクロ熱工学 / 太陽電池 / 再生可能エネルギー / プラズマCVD / 量子ドット (他8件)
【概要】量子サイズ効果を有するサイズが揃ったシリコン量子ドット（SiQD）を合成し，半導体高分子とブレンドした有機無機ハイブリッド太陽電池を開発した。SiQDは電子ドナーとなるP3HTまたはPTB7とともにシリコンインクに加工し，塗布によってバルクヘテロ構造を形成することで光起電力機能を顕在化させる。SiQD表面を水素で置換し，さらに表面不活化することで発電効率が5%まで向上した。SiQDには多量の結晶成...
❏スーパーミクロポーラスシリカの細孔径制御とその細孔を利用した新機能性材料の創成(23350102)
【研究テーマ】無機工業材料
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】今井 宏明 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70255595)
【キーワード】量子ドット / 多孔質体 / 光触媒、 / サーモクロミズム / ナノ粒子 (他8件)
【概要】本研究では、シングル～サブナノサイズの細孔を有する多孔質シリカを作製し、その細孔内で遷移金属酸化物量子ドットの合成を行うとともに、顕著な量子サイズ効果による特有の性質を追究した。0.6～3.0 nmの細孔は遷移金属酸化物の量子ドットの合成場として効果的に機能すること、および、1 nm以下の酸化物ドットでは量子サイズ効果が顕著に発現し、バンドギャップが大幅に増大することを確認した。酸化タングステンで...
❏逆ミセル微小反応場によるハイブリッド型蛍光体ナノ粒子の合成および発光特性(14550678)
【研究テーマ】複合材料・物性
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】磯部 徹彦 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (30212971)
【キーワード】ZnS:Mn / 逆ミセル / フォトルミネッセンス / ナノ蛍光体 / ナノクリスタル (他11件)
【概要】逆ミセル微小反応場を用いてZnS:Mn^<2+>ナノクリスタル蛍光体をラウリルリン酸(PhosH)、SiO_2および両者によって表面修飾したサンプルを比較し、Mn2+による発光強度が増大する機構を追究した。その結果、ZnS:Mn^<2+>ナノ蛍光体にPhosHまたはSiO_2を修飾すると、量子閉じ込め効果や表面欠陥のキャッピング効果によって、Mn^<2+>の発光...
【工学】総合工学：結晶成長 ／量子ドットを含む研究件
❏高密度自己組織化量子ドットアレイの作製と光電変換メカニズムの解明と制御(26246017)
【研究テーマ】結晶工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】岡田 至崇 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40224034)
【キーワード】量子ドット太陽電池 / 中間バンド太陽電池 / 自己組織化量子ドット / ２段階光吸収過程 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】従来のpn接合間の最適なエネルギー位置に新たにバンド構造を導入した中間バンド型太陽電池が実現できると、エネルギー変換効率の理論値は60%(集光時)を上回り、現在の単結晶Si太陽電池の２～３倍の発電量が得られる。このような太陽電池を実現する素子構造として、高密度、高均一で周期配列させた量子ドット超格子(ドット結晶)が挙げられる。 本研究では価電子帯から中間バンドへ、また中間バンドから伝導帯への励起強...
❏次世代発光デバイス用新材料および量子ドット構造への光照射劣化の研究(22560012)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】上田 修 金沢工業大学, 工学研究科, 教授 (50418076)
【キーワード】発光デバイス / 量子ドット / 信頼性 / 劣化 / 結晶成長 (他9件)
【概要】発光デバイスの究極の寿命を決定する遅い劣化のメカニズムを解明するために、次世代発光デバイス用の新材料および量子ドット構造に外部から光照射を行い、劣化の度合いを評価した。その結果、新材料のGaInNAsでは、顕著な劣化が見られたが、InGaN,AlInGaAsでは、殆ど劣化が見られなかった。また、InP/InAs量子ドット/InP構造では、比較的強い光励起下でも殆ど劣化は見られなかった。今後、実デバ...
❏波長1.55μm帯GaInNAs/GaAsレーザに関する研究(14750257)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2002 - 2003
【研究代表者】宮本 智之 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (70282861)
【キーワード】半導体レーザ / 光通信 / GaAs / 結晶成長 / 量子井戸 (他7件)
【概要】光通信用波長1.55μm帯レーザのGaAs基板上への形成が望まれる.窒素を含むGaInNAsやGaInAs量子ドットが有望だが,波長1.3μmを越えるレーザの実現には,結晶の発光効率の向上が必要である.本研究では,GaAs基板上マ波長1.3μmを越える発光材料の結晶成長特性と発光特性への影響解明を目的とした. 本年は,自己形成量子ドットの発光効率向上のため,結晶成長時の表面エネルギーを変化させるサ...
【工学】総合工学：レーザー ／量子ドットを含む研究件
❏半導コヒーレント・テラヘルツ電磁波発生用半導体集積デバイスの開発研究(08555081)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】1996 - 1997
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 国際産学共同研究センター, 教授 (30134638)
【キーワード】量子ドット / 微小共振器 / 量子井戸 / テラヘルツ電磁波 / 量子ナノ構造 (他11件)
【概要】情報通信技術の発達はさまざまな電磁波領域の開拓を必要としてきている。これは単に情報量の増大のみならず、さまざまな情報のやりとりを実現するために要請されてきている。 本試験研究では、21世紀のテラビット級情報ネットワーク構築をめざした基礎技術として、コヒーレント・テラヘルツ電磁波発生のための半導体集積デバイスの開発研究を行い、テラヘルツもしくはフェムト秒テクノロジーという研究分野の実用化に寄与するこ...
❏半導体ナノ構造における超高速光、電子相互作用の制御と次世代超高性能レーザへの応用(07405018)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】1995 - 1997
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 国際産学共同研究センター, 教授 (30134638)
【キーワード】量子ドット / 微小共振器 / フォトニック結晶 / STM / レーザ (他13件)
【概要】1982年に量子ドットレーザが提案されて以来、半導体ナノ構造構造の研究は急速に発展し、固体物理およびエレクトロニクスの研究分野に大きなインパクトをもたらしてきた。しかし、これまでの多大な努力にもかかわらず、形成技術や量子ドットの物性の解明が十分ではないため、現時点においては量子ドットレーザが当初予想されたような性能を実現するには至っていなかった。 本研究では、量子ドットの形成および物性物理の解明を...
❏半導体微小共振機と量子細線構造を有する次世代超高性能レーザの試作研究(06555100)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】試験研究(B)
【研究期間】1994 - 1995
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30134638)
【キーワード】量子ナノ構造 / MOCVD / 量子細線 / 量子箱 / 微小共振器 (他12件)
【概要】21世紀の超高速大容量光情報伝送や光情報処理の実現のためには、時間軸と空間軸の両方において高密度化が可能な光源の開発が不可欠である。しかし実現の道はそれほど近くはない。したがって、このような次世代光技術をささえるために新たな半導体レーザを開拓し、その技術を確立することは急務といわざるを得ない。 本試験研究では、上述の究極レーザのひとつとして、量子細線を活性層に有する垂直型微小共振器レーザをこれまで...
【工学】総合工学：カーボンナノチューブ ／量子ドットを含む研究件
❏スピントロニクス素子における量子輸送理論の構築と新奇デバイスの提案(20K03831)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】スピントロニクス / ゆらぎの定理 / マグノン / 量子ドット / カーボンナノチューブ (他11件)
【概要】前年度に引き続き、スピントロニクス分野の物理現象に対して、微視的な模型に基づく理論研究を展開し、(1) スピン軌道相互作用のある二次元電子系と強磁性絶縁体の接合におけるスピン共鳴の理論、(2) 近藤状態にある磁性不純物を介したスピンポンピングの理論、(3) スピンホール磁気抵抗現象におけるゆらぎの定理、について論文を出版した。これらの研究によって、磁性体と金属の界面におけるスピン流の微視的機構や新...
❏回折限界をはるかに超える原子スケールテラヘルツナノサイエンスの開拓(17H01038)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】単一分子トランジスタ / テラヘルツ電磁波 / ナノギャップ電極 / カーボンナノチューブ / フラーレン (他17件)
【概要】近年、ナノワイヤー、分子などナノ量子構造を用いてトランジスタを形成し、その中における電子のダイナミクスを応用して、エレクトロニクスに新しい局面を拓こうとする研究が重要となりつつある。しかし、ナノ構造の物性解明と制御に非常に有効なテラヘルツ（THz）電磁波と極微細なナノ量子構造との相互作用は極めて弱い。 本研究では、nmオーダーのギャップを有する極微金属電極をTHz電磁波に対するアンテナとして用いる...
❏青色発光SiCナノ粒子の高速大量合成とフラットパネル白色LEDの開発(20360095)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】野崎 智洋 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 特任准教授 (90283283)
【キーワード】量子ドット / 二酸化炭素排出削減 / 熱工学 / 反応工学 / 非平衡プラズマ (他15件)
【概要】従来法にない量産性と材料設計の高い自由度を兼ね備えた方法としてインフライトプラズマCVDを開発し,SiC量子ドットを大量合成することに成功した。反応時間によってナノ結晶のサイズを3-12nmで制御できること,さらに結晶サイズによってフォトルミネッセンスを900nmから650nmへ制御できることを実証した。カーボンナノチューブをマトリックスとして用い,量子ドットを分散させた薄膜を作成したが,量子ドッ...
【工学】総合工学：半導体レーザー ／量子ドットを含む研究件
❏オンチップ光シンセサイザ(19H02634)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】北 智洋 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (40466537)
【キーワード】シリコンフォトニクス / 量子ドット / 半導体レーザ / 波長可変レーザ / 光シンセサイザー (他6件)
【概要】微小なシリコンチップ内で光波の周波数、強度、位相を精密に制御する事が可能な光波制御チップと量子ドット光増幅器を結合する事で、複数の波長のレーザ光を出力可能なヘテロジニアス多波長レーザを作製した。二波長可変ヘテロジニアスレーザからの出力光をフォトディテクタによって電気信号に変換する事で20～400 GHzの非常に広い帯域のミリ波を出力できることを示した。 ...
❏積層InAs量子ドット間の波動関数カップリングの制御と長波長帯レーザへの応用(17560005)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】斉藤 敏夫 (斎藤 敏夫) 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 助教 (90170513)
【キーワード】半導体物性 / 量子ドット / InAs / 波動関数 / 半導体レーザ (他12件)
【概要】積層InAs量子ドットの特殊な場合として、量子ドット間の障壁層がなく量子ドットがコラム型に直接接合した構造(コラム型InAs量子ドット)の成長が報告されている。この結果を解釈するために、コラム型量子ドットの偏光特性の積層数依存性(積層数1〜9)を、Valence-Force-Field法による歪分布の計算とそれに基づく8バンドk・p法による電子構造の計算により理論解析した。その結果、コラム型量子ド...
❏GaN系量子ドット構造中の分極電界の制御とレーザ特性の高性能化に関する理論解析(14550003)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2002 - 2003
【研究代表者】斉藤 敏夫 (斎藤 敏夫) 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 助手 (90170513)
【キーワード】窒化ガリウム / 量子ドット / 自発分極 / ピエゾ分極 / 歪分布 (他9件)
【概要】AlN障壁層中のGaN量子ドットの電子状態を分極ポテンシャルに依存したsp^3強結合法を用いて原子レベルから理論計算した。本研究では、Keating型のValence-Force-Fieldポテンシャルを用いて歪分布の計算を行い、有限差分法を用いて分極によって誘起されたポテンシャルと電界の分布を計算した。ここでは、自発分極と歪によるピエゾ分極を計算に取り入れている。GaNドットの形状は、頂点の切り...
【工学】総合工学：ナノ材料 ／量子ドットを含む研究件
❏近赤外高効率太陽電池の実現に向けた量子ドット・無機ナノワイヤハイブリッド構造制御(16H03824)
【研究テーマ】ナノ材料化学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】久保 貴哉 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任教授 (10447328)
【キーワード】赤外光電変換 / コロイド量子ドット / ZnOナノワイヤ / 近赤外光電変換 / 酸化亜鉛ナノワイヤ (他8件)
【概要】CO2排出抑止に向け，太陽光発電技術を社会生活の隅々まで浸透させるためには，低コストと超高効率を両立あせた太陽電池の開発が必要である．とりわけ，近赤外・赤外領域での低コスト光電変換技術の構築が重要課題の一つである。本研究では，低温溶液プロセスでで構築したPbS-CQD/ZnO ナノワイヤ(NW)のハイブリッド構造の光誘起電荷移動とキャリア輸送挙動，バンド構造に関わる基礎研究を行い，その高性能化を行...
❏多機能性を有するナノユニット複合金属酸化物触媒の開発(24550181)
【研究テーマ】環境関連化学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】染川 正一 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第二部材料技術グループ, 副主任研究員 (20520216)
【キーワード】ナノ材料 / VOC処理 / 光触媒 / 電荷分離 / 量子サイズ効果 (他16件)
【概要】本研究では、１～２ナノメートル(nm)前後の微細な細孔構造を有するポーラスシリカを鋳型にして、様々な金属酸化物を導入及び複合させることで、エネルギー分野や環境浄化技術への応用が期待される新規機能性材料の開発を行った。主な成果としては、次の２点が挙げられる。①シリカ鋳型を用いてCr種を合成して得られた再生可能な酸化剤兼燃焼触媒：室温から連続的にVOC排ガス処理が可能。②酸化チタン-酸化タングステンの...
❏モノレイヤーナノドット：究極に薄く小さい無機ナノ材料の溶液合成と機能開拓(24655199)
【研究テーマ】無機工業材料
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】緒明 佑哉 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (90548405)
【キーワード】ナノ材料 / モノレイヤー / ナノシート / 量子ドット / モノレイヤーナノドット (他10件)
【概要】本研究は、層状の結晶構造を有する材料を原子層１枚レベルまではく離させたモノレイヤーについて、その横幅サイズ・表面修飾・特性の制御を行うことを目指して研究を行った。 層状化合物のナノ結晶を作製し、これを溶液反応によってはく離させることで、横幅サイズが数ナノメートルかつ厚さが原子層レベルのモノレイヤーナノドットを作製することができた。 また、これらの表面修飾や分散性を制御し、特性との関係を調査した。...
【医歯薬学】歯学：ナノテクノロジー ／量子ドットを含む研究件
❏大気圧非平衡プラズマのミクロ構造解明とナノ量子物性材料合成プロセスへの展開(18686018)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2006 - 2007
【研究代表者】野崎 智洋 東京工業大学, 大学院・理工学院研究科, 助教 (90283283)
【キーワード】大気圧非平衡プラズマ / 量子ドット / 単層カーボンナノチューブ / ナノテクノロジー / ナノ材料 (他9件)
【概要】大気圧では,バルクプラズマと電極(または合成基板)の境界領域に厚さ約100μmの衝突性シースが形成される。このシースには1000 V/cmを超える高電界領域が形成されるにもかかわらず,大気圧では粒子間の衝突頻度が高いためにイオンは加速しきれない(イオンエネルギー:0.01eV以下)。このような大気圧独自の反応系が大きな注目を集め,先進材料合成プロセスの実現に向けた基礎・応用研究が急展開している。本...
❏揺らぎを排した量子スケールMOSFETにおける物理現象の探究と集積化応用の研究(13450135)
【研究テーマ】電子デバイス・機器工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】平本 俊郎 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20192718)
【キーワード】半導体 / シリコンMOSFET / 量子効果 / クーロンブロッケード / 単電子トランジスタ (他16件)
【概要】本研究の目的は、サイズ揺らぎを極力抑制したナノスケールMOSFETの物理現象の解明し、その物理現象の集積回路デバイスに積極的に応用することである。電子ビーム露光装置とエッチング技術により、10nm以下の極めて微細なナノデバイスを制御性良く作製する技術を確立した。この技術で作製したデバイスでは、室温のおいて明瞭に量子効果と単電子効果が現れる。量子効果は、電子の基底準位の上昇によるしきい値電圧の上昇と...
【医歯薬学】薬学：自己組織化 ／量子ドットを含む研究件
❏ナノギャップ電極を用いた単一InAs量子ドットの電子状態の解明と素子応用の探索(19560338)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】柴田 憲治 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (00436578)
【キーワード】電子デバイス・集積回路 / 量子ドット / 単一電子トランジスタ / 超伝導 / 強磁性 (他10件)
【概要】自己形成InAs(インジウム砒素)量子ドットは、先端光学デバイスや量子情報処理への応用が期待されている。本研究では、極微ギャップを有する金属電極により単一の量子ドットにアクセスし、その電子状態の制御と読み出しを電気的に行う技術の開拓と新規物性の解明に従事した。その結果、電子を1個の単位で制御可能な単一電子トランジスタを形成することに成功した。更に、この素子においては、電子スピン相互作用やクーロン相...
❏量子ドットの帯電効果を利用した超高感度受光素子の試作研究(10555096)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1998 - 1999
【研究代表者】陽 完治 北海道大学, 量子界面エレクトロニクス研究センター, 教授 (60220539)
【キーワード】自然形成InAs量子ドット / 単電子デバイス / 量子ドット / 擬1次元トランジスタ構造 / 超高感度受光素子 (他8件)
【概要】自然形成InAs量子ドット中の電子準位をトンネル電子分光およびフォト・コンダクタンス測定により評価すること、および自然形成による量子ドットにおいても避けられないサイズのばらつきに起因するドット中の量子準位の揺らぎが与える影響を防ぐ方法を明らかにすることについて検討した。得られた成果の概略を以下に記す。 (1)自然形成による量子ドットにおいても避けられないサイズのばらつきに起因するドット中の量子準位...
❏半導体量ドットレーザの試作研究(10355004)
【研究テーマ】応用光学・量子光工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】1998 - 2000
【研究代表者】荒川 泰彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30134638)
【キーワード】量子ドット / MOCVD / MBE / 半導体レーザ / 自己組織化 (他10件)
【概要】本研究は、研究代表者が長年取り組んできた量子ドットレーザについて、実用化を目指してその素子技術の確立を図ることを目的として遂行されている。 まず、InGaAs自己形成量子ドットについて、実用化に重要な光通信用波長帯である13.-1.5μm帯発光をめざして結晶成長の最適化を行った。その結果、世界で最も長い1.5mmの発光波長を実現することに成功した。これはGaAs上に成長したInAs量子ドットをGa...
【医歯薬学】薬学：受容体 ／量子ドットを含む研究件
❏受容体ダイナミクスとカルシウムシグナルによる神経制御機構あるいは病態の解明(20700300)
【研究テーマ】神経科学一般
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2008 - 2011
【研究代表者】坂内 博子 独立行政法人理化学研究所, 発生神経生物研究チーム, 研究員 (40332340)
【キーワード】抑制性シナプス / カルシウム / GABA_A受容体 / 1分子イメージング / 量子ドット (他8件)
【概要】シナプス伝達の強さを決めるファクターとして,近年,細胞膜上における受容体の側方拡散が注目されている.本研究では,細胞外からのカルシウム流入とカルシニュリンの活性化により誘導されるGABA_A受容体の側方拡散の促進が,抑制性シナプス可塑性の開始点であることを示した.また,細胞内カルシウム貯蔵庫からのカルシウム放出も,タンパク質リン酸化によりGABA_A受容体の側方拡散を抑制している可能性を提示した....
❏大環状糖クラスターを用いる細胞認識のシミュレーション(13490021)
【研究テーマ】広領域
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】青山 安宏 京都大学, 工学研究科, 教授 (00038093)
【キーワード】遺伝子 / 遺伝子運搬 / 人工グリコウイルス / 糖クラスター / ガラクトース (他23件)
【概要】大環状(カリックスレゾルカレン)骨格に8個の糖鎖を配置したクラスター化合物をホスト(補足剤)/キャリア(運搬剤)とするデリバリーシステムを構築し、細胞認識の仕組みを明らかにした。主な成果は以下のとおりである。 (1)糖クラスターは会合数6程度のミセル様会合体を形成し、これはリン酸イオンにより凝集する。その駆動力は脱水和に基づくエントロピー獲得である。 (2)糖クラスターは核酸(プラスミドDNA)と...
【医歯薬学】薬学：蛍光 ／量子ドットを含む研究件
❏完全無機ペロブスカイトナノ結晶蛍光体の光劣化と自己回復機能の探究(20K15131)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】磯 由樹 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (00769705)
【キーワード】蛍光体 / ナノ結晶 / 量子ドット / ペロブスカイト / 光劣化 (他11件)
【概要】これまでの研究計画前期では合成したCsPbBr3 NCsの一部のBrをClおよびIに置換して励起光による光劣化と自己回復を評価し、それぞれの挙動について考察した。そこで十分な進展があったと判断し、研究計画後期を開始して表面リガンドによる自己回復能力の向上の検討を行った。使用する表面リガンドにはパーフルオロデカン酸(PFDA)を選択した。PFDAは強力にCsPbBr3 NCsの表面に吸着し、蛍光強度...
❏カーボンドットの発光特性を制御した先進的な液相合成法の開拓(19K22236)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2019-06-28 - 2022-03-31
【研究代表者】磯部 徹彦 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30212971)
【キーワード】蛍光 / 蛍光ソルバトクロミズム / カーボンドット / フェニレンジアミン / フロログルシノール (他8件)
【概要】近年、バンドギャップで発光し、量子サイズ効果によって粒子径制御で発光色を調整できる量子ドット（QDs）が台頭している。しかし、QDs材料として、CdSe、InP、CsPbBr3などが開発されているが、毒性や安定性の面で問題がある。このような背景のもと、環境親和性の高い発光材料が求められている。そこで、資源として豊富に存在する炭素材料から発光するカーボンドット（CDs）を作製することに着目した。本研...
❏高光応答性ナノセルロース材料(13F03392)
【研究テーマ】木質科学
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2013-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】磯貝 明 東京大学, 農学生命科学研究科, 教授 (40191879)
【キーワード】セルロース / ナノファイバー / TEMPO / 量子ドット / 蛍光 (他10件)
【概要】当研究室で見出されたTEMPO酸化セルロースナノファイバー（TOCN）は、環境適合型の水系触媒反応で前処理され、低解繊エネルギーで、完全ナノ分散化が可能であり、約3nmと超極細幅の結晶性セルロースミクロフィブリルレベルにまで変換された新規バイオ系ナノ材料である。本研究では、TOCN表面に高密度で規則的にカルボキシル基のNa塩が存在する特異的ナノ構造を利用し、機能性ナノ半導体物質として注目されている...
【医歯薬学】薬学：フラーレン ／量子ドットを含む研究件
❏回折限界をはるかに超える原子スケールテラヘルツナノサイエンスの開拓(17H01038)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
【キーワード】単一分子トランジスタ / テラヘルツ電磁波 / ナノギャップ電極 / カーボンナノチューブ / フラーレン (他17件)
【概要】近年、ナノワイヤー、分子などナノ量子構造を用いてトランジスタを形成し、その中における電子のダイナミクスを応用して、エレクトロニクスに新しい局面を拓こうとする研究が重要となりつつある。しかし、ナノ構造の物性解明と制御に非常に有効なテラヘルツ（THz）電磁波と極微細なナノ量子構造との相互作用は極めて弱い。 本研究では、nmオーダーのギャップを有する極微金属電極をTHz電磁波に対するアンテナとして用いる...
❏有機・無機半導体ヘテロ界面を利用した高密度メモリの実現(25420299)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】西永 慈郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 太陽光発電研究センター, 研究員 (90454058)
【キーワード】有機・無機半導体ヘテロ界面 / フラーレン / GaAs / MBE / HEMT (他9件)
【概要】C60分子に無機半導体で培われた半導体結晶成長・評価技術を応用することで、有機・無機半導体ヘテロ構造の作製および新規電子デバイスの提案を行った。MBE法によりC60 doped GaAs薄膜を作製したところ、GaAs結晶に欠陥なくC60分子の添加に成功した。電気的特性より添加されたC60分子はGaAs結晶中にて電子トラップとして機能し、電界もしくは赤外線により、トラップされていた電子が放出されるこ...
❏フラーレン・GaAsヘテロ構造の結晶成長とその応用(20760203)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】西永 慈郎 早稲田大学, 高等研究所, 助教 (90454058)
【キーワード】フラーレン / GaAs / MBE / MEE / RHEED (他10件)
【概要】フラーレンC_<60>のMBE法によるエピタキシャル成長およびC_<60>を添加したGaAs、AlGaAsの物性について研究を進めた。C_<60>と基板結晶の格子不整合は大きいが,得られた結晶は極めて良く、C_<60>/GaAsヘテロ界面のRHEED振動観察によって、C_<60>成長初期層が基板表面再構成とC_<60>分子の立...
【医歯薬学】薬学：肝細胞 ／量子ドットを含む研究件
❏グリコウイルスとシグナル増幅プローブを用いる細胞内遺伝子マニピュレーション(16350087)
【研究テーマ】生体関連化学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2004 - 2005
【研究代表者】青山 安宏 京都大学, 工学研究科, 教授 (00038093)
【キーワード】グリコウイルス / セラソーム / リボレギュレーター / 遺伝子運搬 / 遺伝子検出 (他19件)
【概要】1.グリコウイルスを用いる遺伝子運搬 50nm程度のウイルスサイズが細胞導入に最適であることを見出し、3つのガラクトース残基をもつグリコウイルスがこの目的に最適であることを明らかにした。 2.セラソームを用いる遺伝子運搬 表面をセラミック被覆したリポソーム(セラソーム)は核酸との結合に際し融合せず、ウイルスサイズを維持した優れた遺伝子キャリアであることを明らかにした。 3.リボレギュレーターを用い...
❏大環状糖クラスターを用いる細胞認識のシミュレーション(13490021)
【研究テーマ】広領域
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】青山 安宏 京都大学, 工学研究科, 教授 (00038093)
【キーワード】遺伝子 / 遺伝子運搬 / 人工グリコウイルス / 糖クラスター / ガラクトース (他23件)
【概要】大環状(カリックスレゾルカレン)骨格に8個の糖鎖を配置したクラスター化合物をホスト(補足剤)/キャリア(運搬剤)とするデリバリーシステムを構築し、細胞認識の仕組みを明らかにした。主な成果は以下のとおりである。 (1)糖クラスターは会合数6程度のミセル様会合体を形成し、これはリン酸イオンにより凝集する。その駆動力は脱水和に基づくエントロピー獲得である。 (2)糖クラスターは核酸(プラスミドDNA)と...
【医歯薬学】看護学：遺伝子診断 ／量子ドットを含む研究件
❏グリコウイルスとシグナル増幅プローブを用いる細胞内遺伝子マニピュレーション(16350087)
【研究テーマ】生体関連化学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2004 - 2005
【研究代表者】青山 安宏 京都大学, 工学研究科, 教授 (00038093)
【キーワード】グリコウイルス / セラソーム / リボレギュレーター / 遺伝子運搬 / 遺伝子検出 (他19件)
【概要】1.グリコウイルスを用いる遺伝子運搬 50nm程度のウイルスサイズが細胞導入に最適であることを見出し、3つのガラクトース残基をもつグリコウイルスがこの目的に最適であることを明らかにした。 2.セラソームを用いる遺伝子運搬 表面をセラミック被覆したリポソーム(セラソーム)は核酸との結合に際し融合せず、ウイルスサイズを維持した優れた遺伝子キャリアであることを明らかにした。 3.リボレギュレーターを用い...
❏大環状糖クラスターを用いる細胞認識のシミュレーション(13490021)
【研究テーマ】広領域
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】青山 安宏 京都大学, 工学研究科, 教授 (00038093)
【キーワード】遺伝子 / 遺伝子運搬 / 人工グリコウイルス / 糖クラスター / ガラクトース (他23件)
【概要】大環状(カリックスレゾルカレン)骨格に8個の糖鎖を配置したクラスター化合物をホスト(補足剤)/キャリア(運搬剤)とするデリバリーシステムを構築し、細胞認識の仕組みを明らかにした。主な成果は以下のとおりである。 (1)糖クラスターは会合数6程度のミセル様会合体を形成し、これはリン酸イオンにより凝集する。その駆動力は脱水和に基づくエントロピー獲得である。 (2)糖クラスターは核酸(プラスミドDNA)と...
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