研究環境

半導体デバイスを作成したらこのようなチップキャリアにのせ、電子、ホール、励起子、スカーミオン、核スピンなの粒子/準粒子の研究を行います。多くの場合、このような半導体チップを絶対零度(－273度)付近で測定します。

私たちは材料としては半導体を用いています。結晶成長された超高純度半導体ウエハーに対して、リソグラフィーと呼ばれる手法でパターンを作成し、エッチングや金属蒸着などによって各種電極等を取り付けます。リソグラフィーにはフォトリソグラフィと電子線リソグラフィがあり、大まかなパターンはフォトグラフィー、1ミクロン以下の微細なバターンは電子線リソグラフィーで行います。

電子やホールを初めとする粒子/準粒子の物理や、量子情報処理に必要な量子重ね合わせ状態を制御検出するためには、熱雑音を究極的に減らす必要があります。また、電子スピンや核スピンを操るために必要な核磁気共鳴などを行うには、非常に強力な磁場が必要となります。私たちの希釈冷凍機/超伝導マグネット環境による極低温強磁場環境では、温度が20ミリケルビン、16テスラの環境を実現することができます。

半導体はメモリやCPUなどのような電子デバイスとして利用されているだけでなく、LEDやレーザーのような光学デバイスとしても使われています。私たちの研究の半導体中の電子、ホール、核スピンを初めとする粒子/準粒子の多体量子系を探索するために、光学定盤に光学系を組んで測定を行っています。