酸化亜鉛における電界制御量子ドット形成と量子多体効果観測を実現

November, 15, 2024, 仙台--東北大学、東京大学の研究グループは、酸化亜鉛ヘテロ構造を用いて電界制御型の量子ドットの形成に初めて成功し、その電気伝導特性を測定した。
また酸化亜鉛量子ドットで、量子多体効果の近藤効果が電子数の偶奇によらず発現する新現象を発見し、従来材料とは異なる特徴的な温度依存性、磁場依存性を示すことを観測した。
新材料の酸化亜鉛で電界制御量子ドットを実現できたことで、これを利用した新しい量子デバイスの開発が期待される。
これまで量子デバイスの基本構造である半導体量子ドットは主にガリウムヒ素やシリコンを材料として作られ、制御性の高い電界制御量子ドットが半導体量子コンピュータの開発等に向けて利用されてきた。
一方、近年の技術革新によって、酸化亜鉛を用いて高品質なヘテロ構造の作製が可能となってきたが、電界制御量子ドットはこれまで実現されていなかった。酸化亜鉛は良好なスピン量子コヒーレンスのため量子ビット材料として期待でき、また電子相関が強い等の特徴を活かした新しい量子デバイスの開発につながる可能性がある。

研究成果は、2024年11月7日（現地時間午前10時）に科学誌Nature Communicationsにオンライン掲載された。

研究グループ
東北大学大学院工学研究科の野呂康介大学院生（同大学電気通信研究所所属）と同大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）の大塚朋廣准教授（同大学電気通信研究所兼任）、物質・材料研究機構ナノアーキテクトニクス材料研究センター（WPI-MANA）の小塚裕介グループリーダー、東京大学大学院工学系研究科の塚﨑敦教授（東北大学金属材料研究所兼任）と川﨑雅司教授（理化学研究所創発物性科学研究センターグループディレクター兼任）他
(詳細は、https://www.tohoku.ac.jp)