【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.15】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT0249
利用課題名 / Title
単電子源を用いた量子系の時間分解分光測定
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed
キーワード / Keywords
量子効果/ Quantum effect,量子効果デバイス/ Quantum effect device,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,光リソグラフィ/ Photolithgraphy
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
則元 将太
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
杉山 和義
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
AT-006：マスクレス露光装置
AT-024：抵抗加熱型真空蒸着装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
本研究の目的：時間・エネルギー的に制御された単一電子を用いて、量子系（人工原子系、量子ホールエッジチャネル）を伝搬する電子が時間・エネルギー空間における分布をどのように変化させて固体素子中を伝導するのか実験的に解明する。
共用施設の用途：光学露光装置を用いた回路パターンの作成と蒸着器を用いた半導体基板上への金属膜の成膜
実施内容：本研究の達成には、GaAs系二次元電子系基板を幅1 um以下の細線へと加工する必要がある。二次元電子系基板は繊細であるため、（光学・電子・原子間力など）顕微鏡像ではうまく加工できたように見えても、電気伝導を示さず加工に失敗していたというケースが多々ある。
後々の加工プロセスを評価するため、まず二次元電子系への電気的接続を確立することに取り組んだ。
実験 / Experimental
二次元電子系への電気的接続をとる工程は以下のとおりである。
１．レジストと露光装置を用いて、金属を成膜するためのパターンを描画する。
２．蒸着器を用いて、半導体基板上に金属膜を作製する。
３．レジストを溶解したのち、炉を使って450 Cdegまで昇温させ成膜した金属と半導体基板の合金を作製する。
1，2に関してはNPFで行い、3．については産総研内の研究室の協力を受けた。
また、室温では半導体基板において伝導電子が熱励起するため、液体ヘリウム温度以下での電気伝導評価が必要となる。
これに関して所属の所有する冷凍機を用いて電気抵抗測定を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
共用ボートの問題（蒸着材に対し不適切な材料のボートを使用していた様子）で、当初予定していた組成での成膜ができなかった。
そのまま加工プロセスを進め電極を作製し、ボンディングでサンプルホルダとの電気的な接続をとり低温下での電気抵抗測定を行った。
幸いにも組成比に対する許容値が大きかったようで、作製した電極は2 Kの環境下でも電気伝導を示した。
今後は電気伝導を評価基準として、GaAs系二次元電子系基板の細線への加工条件を最適化する。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１. サンプルホルダにマウントしたデバイス
表１. 300 Kにおける二端子抵抗測定の結果
表2. 2 Kにおける二端子抵抗の結果
図2. 電極パターンとピン定義
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件