量子電子物性の研究概要

上杉 直
量子物性研究部

　情報通信技術に大きな変革をもたらす先端半導体成長技術を駆使した革新的半導体デバイスの提案、並びに電子物性分野における学術貢献を目指して研究を進めています。本研究分野の研究は量子電子物性研究グループ、ワイドギャップ半導体研究グループにより進められています。各研究グループの研究項目とその研究内容を下記に示します。

量子電子物性研究グループ
（１） 低次元半導体へテロ構造キャリア状態解明の研究（高移動度半導体中二次元電子・正孔の輸送特性、二次元正孔系分数量子ホール効果の解明、二次元電子・正孔系のキャリア相関状態解明、低次元半導体中キャリアの磁気光学特性解明）
（２） 量子ドット半導体構造における単一電子状態制御の研究（高品質縦型量子ドット（人工原子）の作製と電子状態解明、結合縦型量子ドット（人工分子）の電子状態解明と結合状態の電磁波・磁場等による制御、横型結合量子ドット（人工分子）の結合状態のマイクロ波分光、人工分子を用いた量子計算機構成法の基本特性解明）
（３） 半導体へテロ構造制御の研究（高指数面を用いた格子不整合ヘテロ構造成長機構の解明、高品質格子不整合ヘテロ接合を用いた電子デバイスの実現、低温STMによるヘテロ接合中電子状態観測）

ワイドギャップ半導体研究グループ
（１） GaN結晶成長技術の研究（低欠陥GaN有機金属気相成長機構の解明、ｐ型高濃度ドーピング技術、デバイス作成加工技術の確立）
（２） ファセット形状制御成長法の研究（GaNファセット成長機構の解明とデバイス作製、IｎＰ系材料のファセット成長法の解明と長波長帯面発光レーザの実現）
（３） GaN半導体デバイス物理の研究（量子井戸構造GａＮの光物性・電子物性の解明と耐環境・高温動作電子デバイスの実現、短波長域半導体レーザの実現）
（４） 微小重力下結晶成長技術の研究（微小重力下高品質InGaAs混晶結晶成長法の開発）

本研究分野の本年度の特徴的な研究成果としては、横型結合量子ドットの結合状態の観測により人工分子状態の実現を確認し、半導体を用いた量子計算機実現の手がかりを得たこと、電子正孔近接半導体構造による電子・正孔間の相互作用を確認したこと、（１１１）A面による平坦な格子不整合へテロ構造の実現とそのホットトランジスタへの応用、並びに高品質GaN結晶成長技術や高濃度ｐ型ドーピング技術を用いた紫外域電流注入型発光素子の実現と高品質ヘテロ接合GaN半導体を用いた高温動作FETの実現等があげられます。

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