【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.27】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23AT0233
利用課題名 / Title
表面弾性波を用いた単一飛行電子の量子制御
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）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（副 / Sub）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
キーワード / Keywords
表面弾性波,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,リソグラフィ/ Lithography,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,高周波デバイス/ High frequency device,スピントロニクスデバイス/ Spintronics device,スピントロニクス/ Spintronics,量子効果/ Quantum effect
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)
太田 俊輔
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
郭 哲維,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-109：６インチ電子ビーム真空蒸着装置（アールデック）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
表面弾性波（SAW）は、スピントロニクス、量子音響、電子-量子光学など様々な分野で大きな可能性を秘めているが、SAW発生回路から発生する電磁波がしばしば大きなハードルとなっている。ここでは、電磁波を低減しながらSAWを発生させるために、インターディジタルトランスデューサ（IDT）の差動励起を検討した。その結果、全方向で電磁波の放射を90％以上抑制することができた。この電磁波の抑制は、SAWシステムの動作限界を克服し、スケーラビリティを向上させる。この成果は、幅広い研究分野において、SAWを用いたアプリケーションの開発を促進するものと期待される。
実験 / Experimental
室温でセミオートプローブステーションを用いてデバイスの測定を行った。デバイスはGaAs基板上に作製され、IDTとIDTに接続された金属パッドで構成されている。IDTの電極は、標準的な電子ビームリソグラフィと連続薄膜蒸着（Ti 3 nm、Al 27 nm）を用いて作製した。金属パッドは、標準的なフォトリソグラフィー[AT-006]と連続的な薄膜蒸着[AT-109]（Ti 20 nm、Au 100 nm）を用いて作製した。同じ設計の2つのIDTが、SAW伝搬方向に1000μmの間隔で向かい合って配置されている。一方のIDTはSAW発生器として機能し、もう一方のIDTはSAW検出器として機能する。両方のIDTは、共振周波数1 GHz（λ=2.86 μm）でSAWを発生・検出するように設計されており、40対の電極、30 μmの開口部を持つ。SAWの伝搬方向は[110]方向とした。コンタクト・メタル・パッド（長さ330μm、幅60μm）が各IDTの上部電極と下部電極に接続されている。これらのパッドは電磁波の検出器としても機能する。SAWを励起する共振交流電圧は 任意波形発生器 によって供給され、異なる同軸ケーブルを通してIDTの上部電極と下部電極にそれぞれ供給される。差動励振の場合は、それぞれIDTの上部電極と下部電極に異なる同軸ケーブルを通して供給される。
結果と考察 / Results and Discussion
実験の結果、SAW ベースのデバイスにおける電磁クロストークを緩和する差動励振の有効性を実証することができた。実験結果は、このアプローチが望ましくない電磁波成分の90%以上を無効化でき、大幅な低減を達成できることを示した。この電磁波の抑制は、SAWシステムの動作限界を克服し、スケーラビリティを向上させる。この成果は、幅広い研究分野において、SAWを用いたアプリケーションの開発を促進するものと期待され、例えば、SAWポテンシャルを用いた単一飛翔電子の制御精度の向上に寄与する。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
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.
- Shunsuke Ota, Yuma Okazaki, Shuji Nakamura, Takehiko Oe, Hermann Sellier, Christopher Bauerle, Nobu-Hisa Kaneko, Tetsuo Kodera, and Shintaro Takada, "Suppression of Electromagnetic Crosstalk by Differential Excitation for SAW Generation", 投稿中
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