NTT 物性科学基礎研究所の研究活動
平成 16（2004）年度
Volume 152005 年 6 月
日本電信電話株式会社
物性科学基礎研究所
NTT Basic Research Laboratories
http://www.brl.ntt.co.jp

外部ミラー{11-22} マイクロファセット

P型電極

共振器ミラー{11-20} マイクロファセット

InGaN ベース水平共振器型面発光レーザダイオード

FET

高感度電荷計電子転送素子

単一電子転送方法

電子顕微鏡写真

電荷計･検出電流 [nA]

InGaN ベース水平共振器型面発光レーザダイオード(HCSELD)の鳥瞰 SEM 像。共振器ミラーと外部ミラーは、それぞれ、選択成長した Mg ドープ GaN 薄膜の{11-20} マイクロファセッ
トと{11-22}マイクロファセットで構成されている。{11-20} マイクロファセットは SiC 基板に対して完全に垂直であり、{11-22}マイクロファセットは 58°の角度を持つ。したがって、共振器ミラーから水平に射出されたレーザ光は基板に対して 64°の角度で外部ミラーにより跳ね上げられる。本レーザは室温で電流注入発振した。 （18 ページ）

転送時間:<10ns
電子保持時間:>104s

0

0.98

1
0.96

2
3
室温
4
転送電子数： 5

0.94
0.92

0

1 2 3 4 5 6
電子転送回数 [回]

単一電子転送･検出特性

シリコン･ナノデバイスを用いた室温での単電子転送と検出
単一の電子を正確に転送し、それを高感度に検出するシリコン･ナノデバイスを作製した。
2 つの細線 FET を交互に開閉して単一の電子を転送し、高感度電荷計の電流変化をモニタすることで単一電子を検出する。今回、寸法縮小と動作条件の改良により室温での動作に成功した。FET を用いて電子を転送･蓄積するため、高速な動作と長時間の電子保持が可能となる。また、これらの特徴を生かした単一電子多値メモリの動作を確認した。(30 ページ)

50

P sw [%]

45

1

0

40
35

1
(| 0 > + | 1 > )
2

30
1.0

量子ビットを流れる電流

シュレディンガーの猫

時計回り、反時計回り、およびそれらの重ね合わせが示されている。

左向き、右向き、それらの重ねあわせ。大きなサイズの物体でも量子力学的な重ね合わせは存在するのか？

1.2

1.4

1.6

∆'t12 [ns]

1.8

2.0

量子力学的コヒーレンス振動
２つのマイクロ波パルスの相対位相制動により、リングの量子力
学的な状態が変化している事が観測されている。

位相シフト法による量子ビットにおけるコヒーレンスの高速制御
ジョセフソン接合を持つ超伝導リングは、量子 2 準位系として振舞い、量子情報処理の基本素子である量子ビットとしても期待されている。このリングの大きさは～10μm と原子や分子などに比べると巨視的であるが、量子 2 準位系として動作することが実験で確認された。このように、巨視的な物体であるにもかかわらず、量子的な重ね合わせをあらわす現象は、シュレディンガーの猫とも言われている。（36 ページ）

共振器の断面ＳＥＭ写真

ＩｎＧａＮ共振器ポラリトンの分散関係

ＩｎＧａＮ共振器ポラリトン
共振器ポラリトンは半導体微小光共振器中における強い励起子-光子結合状態が作り出す
新しい量子状態である。我々は高品質な窒化物半導体微小共振器構造をウエハボンディ
ング法を用いて作製し、初めて室温でのＩｎＧａＮ共振器ポラリトンの形成に成功した。
（44 ページ）サイエンスから革新的技術まで
日頃より私どもＮＴＴ物性科学基礎研究所の研究活動に多大なご支援・ご関心をお寄せ頂き誠にありがとうございます。
物性科学基礎研究所のミッションは、（１）速度／容量／サイズなどネットワーク技術の壁を越える新原理・新コンセプトの創出と（２）５～２
０年後を見据えた、将来のビジネスにつながる
基礎技術の開拓です。その代表格が、量子情報処理とナノバイオです。
量子情報処理研究の中核を成すのは、量子コンピュータと量子暗号です。物性研では、集積性の有利さから、超伝導素子、半導体量
子ドット、冷却原子など、固体素子による量子ビット研究を遂行しており、世界の研究の一翼を担った成果を挙げています。さらに研究所
では、新しいアルゴリズム を用いた量子暗号研究を強力に推進しています。一方ナノバイオ研究は、神経科学、バイオ分子科学そしてナノテクノロジーを融合した形で推進しています。例えば分子と蛋白とのハイブリッド構造は、新しいデバイスを予感させます。
このような強化項目を前面に押し立てる一方で、低次元電子系における量子相関、スピンを情報担体とするシステム、さらに量子ドットを building block とした物質設計、カーボンナノチューブにおける電気光学特性、量子力学と結びつけた MEMS など、探索的研究も展開しています。このような探索的研究を行うにあたっては、将来の新しい技
術の核となるかどうかを判断する必要があり、研究担当者とマネージャーとの日常のコ
ミュニケーションが重要な役割を果たします。
物性基礎研では、このような将来の芽を育てる探索的研究を遂行しながら、革新的な技術の研究も平行して行っています。例えば我々は、高品質のダイアモンド薄膜を成長する技術開発を通して、ダイアモンドトランジスタを 80GHz で動作させることに成功しています。その他、超低消費電力デバイスである単電子トランジスタ、能動的な光回路としてのフォトニック結晶、ワイドギャップ半導体による電子デバイスなどのコア技術を展開しており、これらはネットワークの壁を超える革新技術として位置づけています。
さらに NTT 内の他の研究所との連携を密にする一方で、国内外の多くの研究機関との共同研究も積極的に展開しています。オランダのデルフト工科大学やスタンフォード大学とは量子ドットや量子ビットで共同研究を行っており、多くの優れた成果を挙げています。また、先ごろ開始したオックスフォード大学とのナノバイオにおける共同研
究も、今後の実りが期待されます。
共同研究は物性基礎研からの情報発信という役目も果たしていますが、その他、物性基礎研では、国際シンポジウム、BRL スクール、そして International Advisory Board

Meeting 等の開催を通して、広く世界に情報発信し、開かれた研究所としての使命を果たしています。

2005 年 6 月

髙柳 英明
ＮＴＴ物性科学基礎研究所長〒243-0198 厚木市森の里若宮 3-1
電話:046-240-3300
FAX：046-270-2358
E-mail: takayanagi@nttbrl.jp

目次
ページ

物性科学基礎研究所所員一覧 .................................................................................... 1
Ⅰ. 研究紹介◆ 各研究部の研究概要 ................................................................................................. 15◆ 機能物質科学研究部の研究紹介................................................................................. 16♦ MgB2 を用いたジョセフソン接合の作製♦ 極めて発光効率の高い窒化物半導体量子井戸♦ 窒化物半導体面発光型レーザダイオード♦ 新しいバッファー層を用いた高品質 GaN の成長♦ AlN フィールドエミッションディスプレイ
♦ GISAXS によるナノワイヤー成長のリアルタイム観察♦ DNA と金微粒子によるカーボンナノチューブ複合体の合成♦ カーボンナノチューブの空間選択的除去♦ 金-シリコン合金島の原子ステップへの配列♦ 導電性ポリマー電極の開発と多点電極を用いた神経活動の計測♦ IP3 受容体タンパク質の溶液中 AFM 観察♦ 光応答性を示す導電性高分子ナノデバイス♦ 海馬組織培養を用いた神経細胞毒性研究◆ 量子電子物性研究部の研究紹介................................................................................. 29♦ シリコン熱酸化における界面反応機構の第一原理計算♦ シリコン･ナノデバイスを用いた室温での単一電子転送と検出♦ ナノスプリング付きカーボンプローブのＳｉカンチレバー上への集積化♦ 電子の干渉を用いた力・変位測定♦ InAs/GaSb 電子－正孔系におけるランダウ準位の混成と量子ホール効果♦ SiO2/Si/SiO2 量子井戸における谷分離の制御♦ 単一電子トンネル電流の電子カウント♦ 位相シフト法による量子ビットにおけるコヒーレンスの高速制御♦ 中性原子を用いた量子演算♦ Rashba スピン軌道相互作用を用いたスピン干渉計♦ RKKY 相互作用に基づく電子スピン制御◆ 量子光物性研究部の研究紹介 .................................................................................... 40♦ 分散シフトファイバ中の自然放出四光波混合を用いた通信波長帯偏波もつれ光子対の発生♦ 差動位相シフト量子鍵配送実験♦ 時間分解 EXAFS♦ 量子ドットにおける、励起子・励起子分子コヒーレント効果♦ ＩｎＧａＮ共振器ポラリトン

♦ 低損失フォトニック結晶スラブ導波路の作製と物理♦ フォトニック結晶微小共振器による全光スイッチ♦ ナノ電極リソグラフィ

Ⅱ. 資料◆ 第 2 回 NTT 物性科学基礎研究所スクール ................................................................... 49◆ サイエンスプラザ 2005 ................................................................................................ 50◆ 第３回アドバイザリボード ............................................................................................. 51◆ 「ナノエレクトロニクス・ナノ構造・およびキャリア相関」国際会議.......................................... 52◆ 表彰受賞者一覧 ....................................................................................................... 53◆ 報道一覧 ................................................................................................................. 57◆ 報道（抜粋） .............................................................................................................. 60◆ 来訪者による講演一覧 ............................................................................................... 63◆ 学術論文掲載数・国際会議発表件数および出願特許数.................................................. 67◆ 国際会議招待講演一覧.............................................................................................. 69◆ 英文論文一覧........................................................................................................... 76◆ 和文論文一覧........................................................................................................... 94

表紙の写真：
化合物半導体マイクロ・ナノメカニカル構造
化合物半導体へテロ構造から作製した様々なマイクロ・ナノメカニカル構造。カンチレバーやビームの厚さは 20 から 700 nm、長さは 500 nm から 200 µm の範囲にわたる。これらの構造は電気的・力学的自由度の結合における量子力学的効果を探索するのに用いられ、極めて微細な力や変位を検出する素子としての応用が期待される。（32 ページ）

物性科学基礎研究所 所員一覧
2005 年 3 月 31 日現在（*は年度途中までの在籍者）

物性科学基礎研究所

所長

髙柳 英明

企画担当

企画担当主幹研究員

横浜 至

総括担当主幹研究員

藤原 聡

研推担当主任研究員

西川 正

欧州研究協力担当
主任研究員

原田 裕一

NＴＴ R&D フェロー

山本喜久（スタンフォード大学、U.S.A）
髙柳英明（物性科学基礎研究所 所長）

ＮＴＴリサーチ・プロフェッサー

井元信之（大阪大学）
上田正仁（東京工業大学）
清水富士夫（電気通信大学）
山本喜久（スタンフォード大学、U.S.A）-1-

機能物質科学研究部

薄膜材料研究Ｇ
グループリーダ

低次元構造研究Ｇ
グループリーダ

分子生体機能研究Ｇ
グループリーダ

部長

鳥光慶一

補佐

佐藤寿志
味戸克裕

牧本俊樹
嘉数 誠
山本秀樹
赤坂哲也
谷保芳孝
Ye, Haitao

松岡隆志*
柴田浩行
熊倉一英
Kurian, Jose*

小林康之
狩元慎一
植田研二
束田昭雄

小林慶裕
前田文彦
日比野浩樹
川村朋晃
Kuniyil, Prabhakaran 尾身博雄
鈴木 哲
神崎賢一
登倉明雄 Jeong Goo-Hwan

鳥光慶一
江幡啓介
河西奈保子
中島 寛
小林未明

-2-

古川一暁
島田明佳
後藤東一郎
Nyberg, Tobias

住友弘二
樫村吉晃
Han, Chunxi

量子電子物性研究部

ナノデバイス研究Ｇ
グループリーダ

ナノ加工研究Ｇ
グループリーダ

量子固体物性研究Ｇ
グループリーダ

超伝導量子物理研究Ｇ
グループリーダ

部長

平山祥郎

補佐

田村浩之
唐沢 毅

猪川 洋
植松真司
西口克彦

小野行徳
Clement, Nicolas

影島博之
内田和之

生津英夫
山口浩司
山口 徹
Houlet, Lionel*

永瀬雅夫
林 順三

山崎謙治
岡本 創

平山祥郎
藤澤利正
佐々木智
林 稔晶
高品 圭

村木康二
田口明仁
熊田倫雄

蟹沢 聖
鈴木恭一
遊佐 剛

仙場浩一
中ノ勇人
齊藤志郎

向井哲哉
Eichler, Taro

-3-

田中弘隆
Kasper, Alexanderスピントロニクス研究Ｇ
グループリーダ

新田淳作
赤崎達志
原田裕一
山口真澄
小林俊之
Zhong, Yuan-Liang

-4-

関根佳明
Lin,Yiping*量子光物性研究部

部長

森田雅夫

補佐

山下 眞
藤野正家

量子光制御研究Ｇ
グループリーダ

量子光デバイス研究Ｇ
グループリーダ

フォトニックナノ構造研究Ｇ
グループリーダ

都倉康弘
井上 恭
武居弘樹
川口 晃

井桁和浩
森越文明

熊谷雅美
本庄利守

中野秀俊
鎌田英彦
俵 毅彦
久津輪武史
Cade, Nicholas

後藤秀樹
小栗克弥
Hughes, Stephen

舘野功太
石澤 淳
岡野泰彬

矢野隆治*
新家昭彦
伊藤 哲

倉持栄一
田辺孝純

納富雅也
横尾 篤
谷山秀昭
三木 聡

-5-

特別研究員牧本俊樹
昭和 58 年東京大学工学部電子工学科卒業。昭和 60 年同大学院工学系研究科電子工学専攻修士課程修了。同年日本電信電話株式会社に入社。以来、有機金属気相成長法および流量変調エピタキシ法による結晶成長、光吸収法を用いたエピタキシャル層のその場観察、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの研究等に従事。現在は、窒化物半導体結晶成長および窒化物半導体デバイスに関する研究に従事。平成 5 年工学博士（東京大学）。平成 5～6 年カリフォルニア大学（アメリカ、サンタバーバラ）にて客員研究員。現在、NTT 物性科学基礎研究所 機能物質科学研究部 薄膜材料研究グループ グループリーダー。新エネ
ルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）技術評価委員、産業技術総合研究所ダイヤモン
ド研究センター評価委員、JSAPI 編集委員。応用物理学会、電子情報通信学会会員。

特別研究員

山口浩司
昭和 59 年大阪大学理学部物理学科卒業。昭和 61 年同大学院理学研究科物理学専攻博士前期課程修了。同年日本電信電話株式会社に入社。以来、分子線エピタキシによって形成した化合物半導体の表面物性を電子線回折、走査型トンネル顕微鏡などの手法により実験的に解明する研究に従事。最近は、半導体低次元構造の弾性的、機械的性質の研究に取り組んでいる。平成５年工学博士。平成 7～8 年ロンドン大学インペリアルカレッジ客員研究員。平成 13～15 年度 NEDO 国際共同研究チーム (Nano-elasticity) 研究代表者。平成元年および平成１６年日本応用物理学会論文賞受賞。応用物理学会、日本物理学会会員。

-6-

特別研究員藤澤利正
昭和 61 年東京工業大学理学部応用物理学科卒業。平成 3 年同大学院総合理工学研究科
物理情報工学専攻博士課程修了（工学博士）。同年日本電信電話株式会社（NTT）に入社。
以来、集束イオンビーム・電子ビーム露光による半導体微細構造の作製、半導体量子ドットの輸送特性、単一電子ダイナミクスの研究に従事。現在、NTT 物性科学基礎研究所量子電子物性研究部量子固体物性研究グループ。平成 9～10 年デルフト工科大学（オランダ、デルフト）客員研究員。平成１５年６月より、東京工業大学大学院理工学研究科客員助教授（併任）。平成１５年１０月サーマーティンウッド賞受賞。平成１７年３月日本学術振興会賞受賞。応用物理学会、日本物理学会。

特別研究員

納富雅也
昭和６３年東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻修士課程修了。同年日本電信電話（株）入社、NTT 光エレクトロニクス研究所光素子研究部勤務。平成７年から８年リンシェピ
ング大学（スウェーデン）客員研究員。平成１１年より NTT 物性科学基礎研究所。現在同所
量子光物性研究部フォトニックナノ構造研究グループリーダ。入社以来一貫して人工ナノ構
造による物質の光学物性制御及びデバイス応用の研究を行う。半導体量子細線、半導体
量子箱の研究を経て、現在フォトニック結晶の研究に従事。平成 14 年より東京工業大学連
携客員講座助教授。工学博士（東京大学）。日本応用物理学会、米国物理学会会員。

-7-アドバイザリボード （2004 年度）
氏名

役職
所属

Dr. Boris L. Altshuler

Professor
Department of Physics
Princeton University, U.S.A

Dr. Michel H. Devoret

Professor
Department of Applied Physics
Yale University, U.S.A

Dr. Serge Haroche

Professor
Department de Physique
De l’Ecole Normale Superieure, France

Dr. Mats Jonson

Professor
Department of Applied Physics
Chalmers University of Technology, Sweden

Dr. Anthony J. Leggett

Professor
Department of Physics
University of Illinois at Urbana-Champaign
U.S.A

Dr. Johan E. Mooij

Professor
Department of Applied Physics
Delft University of Technology, The Netherlands

Dr. Klaus H. Ploog

Director
Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik
Germany

Dr. John F. Ryan

Professor
Clarendon Laboratory
University of Oxford, U.K

Dr. Klaus von Klitzing

Professor
Max-Planck-Institut für Festkörperforschung
Germany-8-

招聘教授／客員研究員 （2004 年度）
氏名

所属
期間

矢口 宏

京都大学大学院 理学研究科
December 03 – December 05

Dr. Tobias Nyberg

東京大学 医科学研究所
January 04 – December 04

Dr. Jan Johansson

科学技術振興機構(JST) CREST
February 04 – January 06

Prof. Tord Claeson

Chalmers University of Technology, Sweden
February 04 – April 04

Prof. C.J.P.M. Harmans

Delft University of Technology, The Netherlands
April 04 – June 04

Dr. Tobias Bergsten

科学技術振興機構(JST) CREST
April 04 – March 06

須原 和歌子東京大学 医科学研究所
June 04 – March 05

Prof. Yshai Avishai

Ben Gurion University, Israel
August 04 – September 04

Dr. Victor Prinz

Russian Academy of Science, Russia
October 04 – December 04

Dr. Andrei Zaikin

Forschungszentrum Karlsruhe, INT, Germany
October 04 – November 04

Prof. Andreas Knorr

Technische Universität Berlin, Germany
November 04

Prof. Alexander Khaetskii

Ludwig-Maximilians-Universität, Germany
February 05

Dr. Michael Thorwart

Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Germany
February 05 – March 05-9-海外研修生 （2004 年度）
氏名所属（期間）

Frank Deppe

Technische Universität München, Germany
May 02 – May 05

Jeff Liu

Simon Fraser University, Canada
June 03 – April 04

Joyce Yat-Ling Wong

University of Toronto, Canada
July 03 – June 04

Guk-Hyun Kim

KAIST (Korea Advanced Institute of Science andTechnology), Korea
Augut 03 – July 04

Nicolas Thillosen

Aachen University of Technology (RWTH) / ResearchCenter Jülich, Germany
November 03 – April 04

Christopher Schierholz

Universität Hamburg, Germany
January 04 – July 04

Julien Duvernay

INSA (Institut National des Sciences Appliquées), France
February 04 – September 04

David Deen

University of Oklahoma, U.S.A.
May 04 – August 04

Kislon Voitchovsky

University of Oxford, U.K.
June 04

Michael Wagenknecht

Universität Tübingen, Germany
June 04 – December 04

Aravind Vijayaraghavan

Rensselaer Polytechnic Institute, U.S.A.
- 10 -

June 04 – December 04
Christopher Margach

University of Glasgow, U.K.
July 04 – January 05

Marc-Aurèle BrunESPCI (École Supérieure de Physique et de Chimie
Industrielles), France
July 04 – December 04

Olivier Crauste

ESPCI (École Supérieure de Physique et de Chimie
Industrielles), France
July 04 – December 04

Kasper Grove-Rasmussen

University of Copenhagen, Denmark
August 04 – December 04

Simon Perraud

University of Paris 6 / CNRS, France
October 04 – September 05

Eek Huisman

University of Groningen, The Netherlands
November 04 – March 05

Huang-Ming Lee

National Chiao Tung University, Taiwan R.O.C.
November 04 – November 05

Yueh-Chin Lin

National Chiao Tung University, Taiwan R.O.C.
November 04 – May 05

Arnaud Valeille

SUPAERO (École Nationale Supérieure de L’aéronautiqueet de L’espace), France
January 05 – August 05

Wouter Naber

Delft University of Technology, The Netherlands
January 05 – June 05

Francois Chabrol

University of Newcastle Upon Tyne, U.K.
February 05 – March 05

Shih-Chieh Huang

National Chiao Tung University, Taiwan R.O.C.
- 11 -

February 05 – February 06
Vittorio PeanoHeinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Germany
February 05 – March 05

Taryl Leaton Kirk

Universität Stuttgart, Germany/ Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Germany
March 05 – April 05- 12 -

国内実習生 （2004 年度）
氏名所属（期間）

五十嵐 悠一東京大学大学院 (H16.4～H17.3)

岩井 泰章

東京大学大学院 (H16.4～H17.3)

遠藤 晋旦

東京理科大学 (H16.5～H17.3)

大野 圭司

東京大学大学院 講師 (H16.4～H17.3)

大野 暁

慶応義塾大学 (H17.3)

小野 絢哉

筑波大学 (H17.3)

唐澤 秋慶

湘南工科大学 (H16.6～H17.3)

神田 寛史

東京工業大学大学院 (H16.7～H16.8)

北川 広野

東京理科大学大学院 (H16.4～H17.3)

北村 陽介

東京大学 (H17.1～H17.3)

木戸 崇敏

湘南工科大学大学院 (H16.4～H17.3)

吉良 剛

東京工業大学大学院 (H16.4～H17.3)

沓澤 竜弥

東京理科大学大学院 (H16.4～H17.3)

小寺 哲夫

東京大学大学院 (H16.4～H17.3)

小林 尚文

明治大学大学院 (H16.4～H17.3)

近藤 真吾

東海大学大学院 (H16.4～H17.3)

佐藤 大輔

筑波大学大学院 (H16.4～H17.3)

重富 拓也

熊本大学大学院 (H16.7～H16.8)

栖川 淳

東京大学大学院 (H16.4～H17.3)

曽我部 敦士湘南工科大学 (H16.5～H17.3)

高橋 明雄

東京大学大学院 (H16.4～H17.3)

田村 和之

長岡技術科学大学 (H16.10～H17.2)

土谷 大

慶應義塾大学 (H16.4～H17.3)- 13 -

出川 勝彦東北大学大学院 (H17.1～H17.3)

富田 律也

東京工業大学大学院 (H16.4～H17.3)

中野 弘雅

東京理科大学 (H16.8～H17.3)

中村 知弘

湘南工科大学 (H16.5～H17.3)

西 義史

東京大学大学院 (H16.4～H17.3)

野田 真澄

東京理科大学大学院 (H16.4～H17.3)

日達 研一

東京大学大学院 (H16.4～H17.3)

深津 茂人

慶應義塾大学大学院 (H16.4～H17.3)

古川 裕介

東京大学大学院 (H16.4～H17.3)

堀越 宗一

電気通信大学大学院 (H16.4～H17.3)

本田 元就

東京大学大学院 (H16.4～H17.3)

松本 哲憲

東京理科大学大学院 (H16.4～H17.3)

宮越 賢治

東京理科大学 （H16.4～H17.3)

毛利 拓也

東京理科大学大学院 （H16.4～H17.3)

森田 雅和

東京工業大学大学院 （H16.4～H17.3)

藪内 真

慶應義塾大学大学院 (H16.4～H17.3)

山本 倫久

東京大学大学院 助手 (H16.4～H17.3)

横山 朝夫

横浜国立大学大学院 (H16.4～H17.3)

横山 弘泰

東京大学大学院 (H16.4～H17.3)

吉田 秀人

大阪大学大学院 (H16.11～H16.12)- 14 -

Ⅰ．研究紹介NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

各研究部の研究概要

機能物質科学研究部
鳥光慶一
原子や分子の配列や結合を制御することにより、新しい機能を有する物質の創製、新物
質および生体機能に基づく革新的デバイスの提案、ならびに、物質科学分野における学術的貢献を目指して研究を進めています。特に、ナノバイオについては、本研究部の重点研究分野として積極的に研究を進めています。
本研究部に所属する研究グループは、半導体などの無機物質から神経伝達物質などの有機物質にいたる広範囲な物質群をカバーするよう配置され、独自の微細加工技術や精密測定技術を通じて互いに有機的に連携されています。これによって、互いの研究領域や手段が融合し、情報流通社会における技術革新をもたらす機能物質の研究が可能となります。
昨年１０月には、オックスフォード大との共同研究に基づく英国拠点を設立し、ナノバイオ領域における研究推進を積極的に進めています。

量子電子物性研究部
平山祥郎
量子電子物性研究部（物性部）は 21 世紀の情報通信技術に大きな変革をもたらす固体
量子システムやナノデバイスの研究を推進しています。特に将来の量子情報処理に向けた
固体量子ビット研究の着実な推進と関連する研究の促進に力を入れています。私たちは開かれた研究所を標榜し、多くの研究機関と協力して基礎研究に取り組んでいます。
物性部の５つのグループで進めている研究は、半導体や超伝導体のコヒーレント制御、半導体へテロ（ナノ）構造におけるキャリア相関、電子スピンや核スピンの操作を目指したス
ピントロニクス、単一電子の正確でダイナミックな制御、低消費電力を実現するナノデバイス、
原子トラップ/光学、化合物半導体を用いた新しいナノメカニクスなどです。これらの研究は最先端のナノリソグラフィ、精密なナノ構造作製プロセス、高品質結晶成長、第一原理計算
をはじめとした理論研究により支えられています。

量子光物性研究部
森田雅夫
量子光物性研究部（量光部）は 2004 年 4 月に新設した研究部で、光通信技術や光情報処理技術に大きなブレークスルーをもたらす革新的基盤技術の提案、ならびに、
量子光学・光物性分野における学術的貢献を目指して研究を進めています。
量光部の３つのグループでは、光の量子状態制御および光などによる物質の量子状態制御、極短パルス光による高速現象の解明や量子ドットなどナノ構造による半導体光物性、二次元フォトニック結晶による超小型集積光回路などの研究がおこな
われています。
この１年で、量子暗号の高速化、長距離化、窒化物半導体によるポラリトンレー
ザの実現、フォトニック結晶の高Ｑ値共振器による光双安定素子などにおいて進展がみられました。

- 15 -

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MgB2 を用いたジョセフソン接合の作製
植田研二 牧本俊樹
機能物質科学研究部
2001 年に超伝導が見出された MgB2 は超伝導転移温度（Tc）を 39K に持ち、金属系超伝導体の中では最も Tc が高い化合物である [1]。現在、発見から 4 年程度が経過しており、超伝導発現機構については 2 ギャップ超伝導でコンセンサスが得られており、線材、エレク
トロニクス等の超伝導応用の側面から盛んに研究が行われている。
超伝導エレクトロニクス応用の中核部となるのはジョセフソン接合（特に SIS トンネル接合）
であるが、ジョセフソン接合には現在 Nb（Tc=9K）が主として用いられており、使用する際には液体ヘリウムで冷却する必要がある。一方、MgB2 は Tc が 39K と高く、トンネル接合に用いられれば液体ヘリウムが不要となり、冷却コストを削減できるとともに装置の取扱いも容易になる。また、高い Tc を有する銅酸化物高温超伝導体を用いて液体窒素温度（77K）以上で動作するトンネル接合を作製する試みも盛んに行なわれてきたが、発見以来 20 年近く経過した現在でもトンネル接合の界面制御性に課題があり作製手段が確立していない。この為、MgB2 がトンネル接合用の材料として注目されていた。
我々は MBE 法を用い作製した as-grown MgB2 薄膜[2]を用いて SIS トンネル接合（MgB2/AlOx/MgB2）を作製する事に成功し（図１）、20K で超伝導電流を世界で初めて確認した（図２）[3]。これは人工的に作製したトンネル接合では現在最高温度での観測であり、液体ヘリウムを使わずに市販の冷凍機で容易に到達可能な温度である。
今回作製した超伝導トンネル接合は、接合品質改善、特性の再現性向上等の課題は存在するが、今回の結果は MgB2 の超伝導エレクトロニクス応用に向けての重要な１ステップである。
[1] J. Nagamatsu et al., Nature 410 (2000) 63.
[2] K. Ueda, M. Naito, Appl. Phys. Lett. 79 (2001) 2046.
[3] K. Ueda, S. Saito, K. Semba, T. Makimoto, M. Naito, Appl. Phys. Lett. 86 (2005) 172502.

図２ MgB2 接合における超伝導電流の温度依存性、挿入図は 20K での電流-電圧特性

図１ MgB2 トンネル接合の電流-電圧特性（測定温度は 4.2 K）- 16 -

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極めて発光効率の高い窒化物半導体量子井戸
赤坂哲也 後藤秀樹 中野秀俊 牧本俊樹
機能物質科学研究部
InGaN量子井戸は可視から紫外領域の発光ダイオードやレーザダイオードの発光層としてすでに広く用いられているが、発光効率が必ずしも高くないため、これら発光素子の性能は改善の余地が大きい。InGaN量子井戸の発光効率は、インジウム組成の揺らぎや、非発光センタ密度などにより制限されている。本研究では、InGaN量子井戸を結晶欠陥低減層(InGaN下地層)の上に成長することにより、インジウム組成の揺らぎや、非発光センタ密度の改善を試みた。その結果、従来の報告よりも著しく大きな発光効率を室温で得ることができた[1, 2]。時間分解フォトルミネッセンス(TRPL)により、結晶欠陥低減層へのインジウム原子の添加が非発光センタを消失させることを突き止めた。
InGaN下地層上に成長したInGaN量子井戸の積分PL強度のアレニウスプロットを図1に示す。積分PL強度は、14～150Kの温度範囲でほとんど一定値を示し、さらに温度を上げると緩やかに減少した。しかしながら、室温においても14Kにおける積分強度の71％を保っている。この室温PL効率は、青紫色に発光するInGaN量子井戸として最高値である。TRPLにより測定したPL寿命の温度依存性を図2に示す。従来のInGaN量子井戸では、温度上昇と共に非発光センタが熱的に活性化され、PL寿命が単調に減少した。一方、InGaN下地層上のInGaN量子井戸では、100K以下でPL寿命が一定であり、比較的浅い準位に局在した励起子の挙動が観測された。すなわち、インジウム組成の揺らぎは比較的少ない。さらに、100～250Kの温度範囲ではPL寿命は線形に増加しており、二次元励起子が明瞭に観測された。
これらは、InGaN下地層へのインジウム原子の添加により、非発光センタが著しく減少したことによりTRPLで観測された。InGaN下地層を用いることによって、インジウム組成の揺らぎや非発光センタ密度の改善が可能であることが、TRPLより分かった。
InGaN下地層を用いたInGaN量子井戸は、室温での高い発光効率が要求されるポラリトン
レーザや単一光子源といった新規発光素子の活性層として有望である。
[1] T. Akasaka et al., Appl. Phys. Lett. 85 (2004) 3089-3091.
[2] T. Akasaka et al., Appl. Phys. Lett. (accepted).

50

2.5

17

100

10

1
0

1.5
1.0
0.5

NTT新構造（InGaN下地層あり）

0.0
20

40
60
1000/T (K-1)

InGaN下地層

2.0

室温PL効率：71%（世界最高値）

PL寿命 (ns)

積分PL強度（任意単位）

300

T (K)
25

80

従来構造
0

100

200

300

T(K)

図1 InGaN下地層上のInGaN量子井戸の積分PL強度のアレニウスプロット

図２ PL寿命の温度依存性- 17 -

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窒化物半導体面発光型レーザダイオード
赤坂哲也 西田敏夫 小林直樹 牧本俊樹
機能物質科学研究部
AlN、GaN、InN、あるいは、それらの混晶である窒化物半導体はバンドギャップの大きな
直接遷移型半導体であるため、可視から紫外域の発光素子材料として魅力的である。窒化物半導体を用いたレーザダイオードのミラーは、へき開やドライエッチングにより形成されている。一方、本研究ではより高性能なミラーとなる選択成長によるマイクロファセットを用いて、InGaN ベースの水平共振器型面発光レーザ、horizontal cavity surface emitting laser diode(HCSELD)、を作製した [1]。 この HCSELD はファブリ・ペローレーザと外部ミラーを組み合わせており、この外部ミラーでレーザ光を斜め上方向に跳ね上げることができる。また、共振器ミラーと外部ミラーは、それぞれ、選択成長で形成した{11-20} マイクロファセットと{11-22}マイクロファセットで構成されている。さらに本研究では、この HCSELD の室温における電流注入発振を達成した。
図 1 に InGaN ベース HCSELD の鳥瞰 SEM 像を示す。共振器ミラーと外部ミラーは、それ
ぞれ、選択成長した Mg ドープ GaN 薄膜の{11-20} マイクロファセットと{11-22}マイクロファセ
ットで構成されている。{11-20} マイクロファセットは SiC 基板に対して完全に垂直であり、{11-22}マイクロファセットは 58°の角度を持つ。したがって、共振器ミラーから水平に射出されたレーザ光は基板に対して 64°の角度で外部ミラーにより跳ね上げられる。本レーザは室温で電流注入発振した。発光スペクトルを図 2 に示す。発振しきい値を超えると、スペクト
ル幅の狭鋭化が起こっている。また、しきい値近傍で光出力－電流曲線の非線形な変化も観測し、レーザ発振を確認した。これは、窒化物半導体を用いた面発光型のレーザとして世界初の電流注入発振である。
[1] T. Akasaka et al., Appl. Phys. Lett. 84 (2004) 4104-4106.

外部ミラー{11-22} マイクロファセット

Intensity (arb. units)

Pused@RT
0.3µs, 1kHz

P型電極

発振時の
スペクトル

I=1.01Ith

発振前の
スペクトル

I=0.97Ith5µm
共振器ミラー{11-20} マイクロファセット

340

図 1 InGaN ベース HCSELD の鳥瞰 SEM 像

図２ 発振しきい値前後の発光スペクトル- 18 -

380
420
Wavelength (nm)460

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新しいバッファー層を用いた高品質GaNの成長
熊倉一英 *廣木正伸 牧本俊樹
機能物質科学研究部、*フォトニクス研究所
サファイア基板上に有機金属気相成長法により成長したGaNの結晶性は、低温堆積AlNやGaNを用いることで改善される。これらの低温堆積バッファー層は不安定なため、結晶成
長の昇温中に様々な形状の島を形成することが良く知られている。したがって、満足のいく
結晶性や再現性よくGaNを成長することが困難であり、このことは、産業的に見ても非常に重要な問題である。
ECRプラズマスパッタリングでは、緻密、均一、そして、安定な酸化膜や窒化膜を大面積に室温で容易に堆積することが可能である。融点が2000°Cを超えるAl2O3やAｌNも、ECRプ
ラズマスパッタリングにより容易に室温で堆積することができる。つまり、これらの材料を熱的に安定なバッファー層として使うことが可能となるので、低温堆積AlNやGaNバッファー層の代わりに、ECRプラズマスパッタリングしたAl2O3/組成傾斜AlON/AｌN/Al2O3層をバッファー層としたサファイア基板上のGaN成長を提案した。
c面サファイア基板上に、ECRプラズマスパッタリングにより、上述のバッファー層を室温で形成し、成長用の基板とした。バッファー層の全膜厚は20nmである。1000°Cにおいて、この基板上に、GaNを直接成長した。図１(a)と(b)は、サファイア基板とGaN成長層の界面におけるエネルギー分散型X線分光法（EDS）スペクトルと断面透過電子顕微鏡（TEM）像である。
図１(a)に見られるように、窒素に起因するピーク強度は、サファイア基板からGaN層へと徐々に増加しているのに対し、酸素に起因するピークが減少していることが分かる。この結果は、酸化物層から組成を徐々に変化させ窒化物層を容易に形成できることを示している。
図2のように、断面の明視野TEM像から、成長の初期段階で転位が曲がっていることが分かる。このことは、横方向成長が促進されていることを示しており、GaN中の転位を低減させる働きをしている。転位密度は、６ × 108cm-2である。成長したGaNのキャリア濃度と移動度は、それぞれ、2 × 1017cm-3と 540cm2/Vsである。この結果は、ECRプラズマスパッタリング
により作製したバッファー層を用いて成長したGaNの品質が、これまでの低温堆積バッファー層を用いて作製したGaN層と同等かそれよりも優れていることを示している。
Ga

(a)

(b)
GaN

Intensity [a.u.]

Al
N

6

O

6

5

5

buffer4

2

2

sapphire

1

0.5

1

1.5

4
3

3

0

GaN

1

sapphire sub.

50nm

2

Energy [keV]

図1 サファイア基板とGaN成長層の界面におけ 図2 サファイア基板とGaN成長層の界る(a) EDSスペクトルと、(b) 断面TEM像。
面における断面TEM明視野像。

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AlN フィールドエミッションディスプレイ
谷保芳孝 嘉数 誠 牧本俊樹
機能物質科学研究部
窒化アルミニウム（AlN）は直接遷移型で最大のバンドギャップエネルギー（6.2 eV）を有する。また、AlN は電子親和力がほとんど零である。そのため、AlN を用いれば電界放出（フィールドエミッション）が起こりやすいことが予想され、フィールドエミッションディスプレイ
などへの応用が期待されている。しかし、これまで、AlN のｎ型伝導性制御は非常に困難で、表面に電子を効率よく供給できないため、報告されてきた AlN のフィールドエミッション特性
では、エミッション電流が低く、駆動電圧も高く、時間に対する電流変動が大きいという、問題があった。
これまで、我々は、Ｓｉドーピングにより、世界に先駆けて AlN のｎ型伝導性制御に成功した[1]。また、AlN に Si を高濃度にドーピングするとフィールドエミッション特性が著しく向上
することを見出した[2]。今回、エミッション電流の制御が可能な三端子構造を有するディスプレイの基本構造を作製し、AlN を用いたディスプレイの動作を実現した[3]。そして、実際のデバイス構造において、高濃度 Si ドープ AlN のフィールドエミッション特性を評価した。
図１に作製したディスプレイの基本構造を示す。ディスプレイは、カソード電極上に設置した高濃度 Si ドープ AlN、メッシュ状のグリッド電極、蛍光体を塗布したアノード電極からなる。本構造では、グリッド電極に印加された電圧によって AlN 表面から電子をフィールドエミ
ッションさせ、グリッドを通過した電子をアノード電圧により加速し、蛍光体をその加速電子で励起し発光させる。AlN―グリッド電極間の電界強度 EG が 11V/µm 以上において、エミッション電流は検出された。そして、エミッション電流は電界強度の増加により指数関数的に増加し、EG = 23V/µm で 16 µA に到達した。また、時間に対するエミッション電流の安定性を評価した結果、エミッション電流の変動率はわずか 5.5％で、放電も起こらず安定した動作が確認された。この高い安定性は強い Al-N 原子間結合に起因している。
図 2 は、ディスプレイ動作時の発光の様子である。発光領域はメッシュグリッドの開口部とほぼ一致している。蛍光体からの発光は面内で均一であり、発光輝度はディスプレイとして実用レベルの 300 cd/m2 が得られた。
[1] Y. Taniyasu, M. Kasu, and T. Makimoto, Appl. Phys. Lett. 85 (2004) 4672.
[2] M. Kasu and N. Kobayashi, Appl. Phys. Lett. 79 (2001) 3642.
[3] Y. Taniyasu, M. Kasu, and T. Makimoto, Appl. Phys. Lett. 84 (2004) 2115.

図１ ディスプレイの基本構造

図２ ディスプレイからの発光の様子- 20 -

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GISAXS によるナノワイヤー成長のリアルタイム観察川村朋晃 Ｓａｔｙａｂａｎ Ｂｈｕｎｉａ *藤川誠司 渡辺義夫
機能物質科学研究部 *兵庫県立大学
近年ナノテクノロジーの進展に伴い種々のナノ構造材料の研究が進められており、 触媒
粒子の過飽和現象を利用した VLS (Vapor-Liquid-Solid)成長機構による一次元半導体ナノワイヤーもその一つとして注目されている。このナノワイヤーは触媒粒子サイズを制御することにより数 nm 径のナノワイヤーを作製することが可能、 エピタキシャル以外の成長も可能であるため材料の自由度が大きい、 溶液中に分散させることによりナノワイヤー単体での利用も可能など多くの特長を持っており、 量子デバイスのみならず光応用、 バイオ・医療のための”基本構造”としても注目されている。
しかし VLS 成長は通常気相中で行われるため RHEED 等による成長モニタリングは困難でありナノワイヤー成長過程の詳細を知ることは容易ではなかった。そこで今回透過力の高
い反射 X 線小角散乱(GISAXS : Grazing Incidence Small Angle X-ray Scattering)を用い
InP ナノワイヤー成長過程のリアルタイム観察を行った[1]。図 1 に GISAXS 測定配置を示す。
測定には直径 20nm の金微粒子触媒を用い MOCVD 法により作製した InP ナノワイヤーを用いた[2]。図 2 にナノワイヤー成長直後に X 線 CCD カメラで測定した GISAXS イメージを示す。qy および qz 方向にナノワイヤーによる散乱が明瞭に観測されていることが判る。また
DWBA (Distorted Wave Born Approximation)近似により半球および六角柱状散乱対による
GISAXS イメージ (図 3(a)、 (b)) を計算したところ、 測定結果は六角柱を仮定した
GISAXS イメージと定性的に一致していた。この結果は SEM 観察結果と一致しており、 本手法を用いることによりナノワイヤーの成長モニターが可能となった。
[1] T. Kawamura, et al., Proc. of XTOP 2004, Prague, September 2004.
[2] S. Bhunia, et al., Appl. Phys. Lett. 83 (2003) 3371.
qz
N a n o w ire

(a)

qz
qy

qy

X ‑ra ysX ‑ra y C C D ca m e ra

図 1 GISAXS 測定配置
(b)

qz

qz
qy

qy

図 2 ナノワイヤー成長後のGISAXS イメージ (Ts=400℃)- 21 -

図 3 DWBA 近似による計算(a) hemisphere, (b) hexagonal pillar.

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DNA と金微粒子によるカーボンナノチューブ複合体の合成
Goo-Hwan Jeong、鈴木哲、小林慶裕
機能物質科学研究部
カーボンナノチューブ（CNT）は優れている物理的・化学的・電気的特性から様々な分野への応用が期待されているが、現在、構造（直径、らせん度）選択的合成は実現していな
いため、合成された CNT に原子・分子等を導入することによって電子構造を制御する研究が活発に行われている[1]。そこで、我々は CNT ベースの電子デバイスやバイオセンサーなどへの応用を目指して、自己組織結合特性を持つ DNA と金微粒子との複合体を合成し、それを用いて、CNT ベースの新規複合構造体を制御性よく合成する研究を行っている。
CNT の合成触媒としては、従来の薄膜触媒ではなく、直径 6nm の鉄微粒子を内包した
蛋白質であるフェリチンを利用した。さらに、Fe 代わりに Co 微粒子を内包した Co-フェリチン
も初めて利用し、均一径を持つ CNT 成長を試みた。Si，SiO２柱パターン基板上にフェリチン
を均一分散させ、メタンを炭素源とした CVD 法を用いて成長した結果、図１（a）に示すように、柱パターン間を繋ぐ架橋単層 CNT を成長できた[2]。また Raman 分光測定結果[図１(b)]から、成長した CNT の結晶性は高く、径も 1.1nm 程度であることがわかる。
CNT の DNA/金微粒子複合体による修飾を行うため，CNT を硝酸及び APTES(aminopropyltriethoxysilane)で処理し、CNT 側面に DNA 修飾の起点となるアミノ基を導入した。DNA/金微粒子複合体はチオール化 DNA を直径 5nm の金微粒子と混合して合成し、それを酸･APTES 処理した架橋 CNT に滴下することによって表面修飾を行った。図２は金微粒子[(a)、(b)]あるいは DNA/金微粒子複合体(c)によって表面修飾された架橋 CNT の電子顕微鏡像である。CNT 表面に修飾される金微粒子の密度は修飾時間や金微粒子濃度で制御できる。また、DNA/金微粒子によって修飾された架橋 CNT からは Raman スペクトルの変化が観測されている[3]。このような CNT/DNA/金微粒子の新規複合体の電気的及び光学的特性は本来の CNT とは異なり、電子・光学分野への応用が期待される。
[1] M. Zheng et al., Science 302 (2003) 1545-1548.
[2] G.-H. Jeong et al., J. Am. Chem. Soc., submitted 2005.
[3] G.-H. Jeong et al., MRS 2005 Spring Meeting, San Francisco, March 2005.

図１ Co-フェリチンから成長した架橋 CNT 図２ (a)、(b)密度制御された金微粒子の様子、(a)電子顕微鏡像、(b) Raman 測定結果(c)CNT/DNA/金微粒子の新規複合体- 22 -

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カーボンナノチューブの空間選択的除去
鈴木哲 小林慶裕
機能物質科学研究部
カーボンナノチューブはナノメートルスケールの直径と優れた電気的特性を有しているた
め、将来のナノエレクトロニクス材料の候補として期待されている。実際にナノチューブを用いた電界効果トランジスタや単電子トランジスタは既存のシリコンデバイスを凌駕する特性を示すことが明らかになっている。しかしながら、ナノチューブの集積化の研究はほとんど進んでいない。これはナノチューブを所望の場所にのみ成長、配置する技術が全く確立していな
いためである。従って基板上の所望の場所にナノチューブを配置すべく高密度成長を行うと所望の場所以外にも多数のナノチューブが成長、配置され、これらが電気的短絡を引き起こすという問題があった。
ランダムなナノチューブネットワークから短絡を起こす不要なナノチューブのみを選択的に除去することができればナノチューブを用いて様々な回路構造を構成することができる。
今回我々は、低加速電子の照射がナノチューブに損傷を与える現象を発見すると共に、この損傷を利用して不要なナノチューブのみを空間選択的に除去する方法を提案した。加速
電圧 1 kV の電子線照射前後の単層ナノチューブのラマン散乱スペクトルを図１に示す。ナノチューブに特徴的な RBM (Radial Breathing Mode) ピークが電子線の照射と共に大きく減少しており、ナノチューブに損傷が誘起されたことを示している。またこの損傷は 1 kV 前後の非常に低い加速電圧で激しく起こることが明らかとなった。一般にカーボンナノチューブ
は強靱な化学的、機械的強度を有するが、電子線照射損傷によりその強度は大きく減少する。我々はこのことを利用して、損傷を受けたナノチューブを選択的に、また簡便に除去する方法を開発した。この手法を 200 nm 径の微細な円柱構造を架橋する単層ナノチューブネッ
トワークに適用した例を図２に示す。図中の破線上に電子を照射した後、試料に大気中で加熱処理を施した。非常に簡便な手法であるが、照射線上を横切るナノチューブが全て除去されていることがわかる。本結果は、ナノチューブの集積化の可能性を開くものである。
[1] S. Suzuki et al., Jpn. J. Appl. Phys. 43 (2004) L1118.
[2] S. Suzuki et al., Jpn. J. Appl. Phys. 44 (2005) L133.
14x10

3

Intensity (arb. units)

12

未照射
17
-2
5.8x10 cm
18-2
1.2x10 cm

RBM

10
8
6
Si

4
2
0
100

200

300

400
-1

Raman Shift (cm )図１ 電子照射前後のラマン散乱スペクトル- 23 -

図２ 選択除去処理後の架橋ナノチュ
ーブネットワーク。破線に沿って電子が照射された。スケールバーは 2.5 µm。

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金-シリコン合金島の原子ステップへの配列
日比野浩樹 渡辺義夫*
機能物質科学研究部
半導体ナノ構造の作製手法を大別すると、トップダウン的な微細加工法とボトムアップ的な自己形成法がある。自己形成法は、低コスト･大規模･高品質等の潜在的な利点を有する
が、サイズや位置等の制御性には課題が多い。我々は、これまで半導体表面構造の原子ス
ケール制御を通して、ナノ構造をウェハースケールで自己組織的に形成する手法を開拓してきた。今回、シリコン表面の原子ステップ配列をテンプレートとして用いることにより、金-シ
リコン合金島の自己形成を制御できることを示す。
Si(111)表面に、超高真空中で高温（～700℃）と低温（～400℃）の二段階で Au を蒸着することにより三次元島を形成した。図１は形成した三次元島の原子間力顕微鏡(AFM)像とそこから求めた高さ分布である。10%程度のサイズばらつきをもつ三次元島が原子ステップに配列している様子がわかる。この島形成過程を低エネルギー電子顕微鏡（LEEM）によりリアルタイム観察することにより、三次元島が非常に狭い Au 被覆率の範囲内で一斉に出現することが明らかとなった。このためサイズの均一な島が形成される。また、島を形成した表面において、Au 成長を一旦止め、三次元島の数を減少させた後、Au を再成長すると、三次元島が後方に溝を残しつつ上段テラスへと侵入した。このことから、三次元島が Au と Siの混晶からなる液滴であることがわかる。このときの移動距離を時間に対してプロットした図
2 は、島はテラス上をほぼ一定の速度で移動するのに対し、テラスを渡りきり上段側のステッ
プに接近すると、そこへジャンプすることを示している。ステップが Au-Si 島の安定な存在位置であることがわかる。
ここで紹介した方法により、リソグラフィーを用いることなく、ナノメートルサイズの Au-Si 合
金島を位置やサイズを制御して形成できる。金は半導体ナノワイヤ成長の触媒や分子の固定に広く用いられており、今後、半導体ナノワイヤや分子を用いた機能化の可能性を探る。
*
現 NTT-AT

図１ Au-Si 合金島の AFM 像と高さ分布

図２ Au-Si 合金島の移動を示す LEEM 像と円で囲んだ島の移動距離の時間依存性- 24 -

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導電性ポリマー電極の開発と多点電極を用いた神経活動の計測
島田明佳 Tobias Nyberg 河西奈保子 鳥光慶一
機能物質科学研究部
生物の脳は、「知覚」「意識」「行動」などに関する情報を、神経細胞が発する 2 種類の電気信号、すなわち局所的電位と活動電位により処理している。しかし、情報がこれらの電気信号によってどのように表現されているのか、そのためにどのように神経回路網が形成されているのかについては、よくわかっていない。
我々はこれらの疑問の解明を目指して、マウス及びラットの大脳皮質由来の神経細胞を分散培養して形成される神経回路網の活動電位を、多点電極を用いて計測している。多点電極による同時計測は、個々の神経細胞とそれらから構成される神経回路網の電気的な活動の関係を明らかにするための有効な手段である。
しかし多点電極で計測される活動電位は一般的に微弱であり、S/N 比の優れた電極が求められていた。図 1 は、今回開発されたインピーダンスが小さくかつ神経細胞との親和性が保たれた導電性ポリマー電極の構造を示す。この電極のインピーダンスは、約 5kΩ@1kHz
で[1]、従来の白金電極の約 20 分の 1 であった[2]。我々は、この電極を用いて大脳皮質由来の神経細胞の活動電位を 1 ヶ月以上測定できることを確認した。
大脳皮質由来の神経細胞は、興奮性及び抑制性の２種類が存在するが、分散培養された神経回路網において両者を区別することは困難である。そこで抑制性神経細胞の大部分を占める GABA 作動性神経細胞が、図 2 のように緑色蛍光タンパク質で標識された分散培養を用い、自発的な活動電位を計測した。その結果、GABA 作動性神経細胞の電気活動
は、緑色蛍光タンパク質で標識されていない神経細胞よりも早い時期に活発になることを示
唆する知見を得た。
今後は、興奮性及び抑制性神経細胞の情報処理過程における相互作用の研究を、導電性ポリマー電極を用いて進めていく。
[1] N. Tobias et. al., Neuro2004 Sept 21-23, Osaka, Japan (2004).
[2] Y. Jimbo et al., IEEE Trans. Biomed. Eng., 50, 2 (2003) 241.

成長し た
導電性
絶縁体 モノ マー
高分子粒子

ITO 電極図１

ポリ マー電極の構造

図2 緑色蛍光タ ン パク 質で標識さ れた抑制性神経細胞- 25 -

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IP3 受容体タンパク質の溶液中 AFM 観察
1

須原和歌子 1 藤本一朗 1,2 御子柴克彦 1,3 小林未明 1,3 後藤東一郎 1,3 鳥光慶一
1東京大学医科学研究所 神経情報シグナル共同研究ユニット
2
東京大学医科学研究所 脳神経発生・分化分野 3 機能物質科学研究部

小脳プルキンエ細胞には、リン酸化を受ける、ある糖タンパク質が豊富に存在する
ことが知られていた。御子柴らは 1989 年、このタンパク質がイノシトール三燐酸受
容体(IP3R)そのものであることを発見し、その全アミノ酸配列を決定した。続いて
IP3R が細胞内のカルシウム振動を発振するために重要な分子であること、受精、卵の活性化、ニューロンの突起伸展、脳の可塑性に関わり、欠損動物はてんかんを起こすこと等を次々と明らかにしてきた。
IP3R タンパク質の立体構造に関しては、透過型電子顕微鏡(TEM)解析によって、一辺が約 20nm の四角型構造をとることを明らかにし、Ca2+を加えることによって、この４量体が直径約 30nm の風車型構造に変化することも報告している。
今回我々は、生理的な条件で IP3R の構造を Ca2+存在下／非存在下で観察することを目的とし、原子間力顕微鏡（AFM）を用いた実験を行った。マウス小脳から精製した IP3R をマイカに滴下し静置した後洗浄し、溶液中で AFM 観察を行った。IP3R の濃度を約 0.1mg/mlとした場合、IP3R の方向は一定していないが、Ca2+を加えると、大きさに明らかな変化が見られた。また IP3R の濃度を 0.025mg/ml に希釈して観察したところ、IP3R が独立して存在していた。詳細に観察したところ、４量体と考えられる構造を捉えることに成功した。この外径は25nm であり、TEM の結果と類似していた。さらに Ca2+を含んだ溶液中で走査したところ、
Ca2+非存在下では見られなかった構造が観察された。これは TEM 観察から類推された風車型構造に類似しており、その外径はAB
30nm であった。
この研究成果は、生体試料を AFM 観
察する際の第一歩であり、今後さまざま
25 nm
な膜タンパク分子を生体内と同様の環境
3D
Top view
下で観察する上で重要な布石となると考
2 nm
えている。

C

D

25 nm

2 nm

3D

Top view[1] W. Suhara et al., 34th annual meetingof Society for Neuroscience, San Diego,
USA (2004)[2] I. Fujimoto et al., 9th Linz winterworkshop, Linz, Austria (2005).

図１ IP3R の AFM 観察。溶液中 Ca2+非存在下(A)、 Ca2+存在下(C)での観察像。図中の点線に沿った断面図をそれぞれ下に示した。また、それぞれの状態の４量体構造モデルを(B)、(D)に示した。
- 26 -

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光応答性を示す導電性高分子ナノデバイス
中島 寛 Wenping Hu 古川一暁 樫村吉晃 味戸克裕 鳥光慶一
機能物質科学研究部
単一または少数の有機分子を電子回路部品として用いる分子スケール素子を目指した研究開発が盛んである。分子は思い通りに形状や機能を設計できる特徴を有するため、分子を組み上げていくボトムアッププロセスにより、素子構造の高密度化・高機能化・高速化が期待できる。中でも導電性高分子は、主鎖の電子共役に基づく顕著な電荷輸送特性、光吸収・発光特性を示し、ナノスケールでの光・電子機能部品としての用途が志向されている。
これまで我々は、剛直なπ共役系導電性高分子として知られるポリ（p-フェニレンエチニレン）（PPE）に着目し、その分子末端を巧く加工することで、末端チオール基を導入した PPE
誘導体（TA-PPE）を分子設計してきた[1]。末端チオール基の Au 表面への選択的な化学吸着性を利用し、Au ナノギャップ電極間への自己集積による TA-PPE の分子接合が可能となった（図１）。今回、Au ナノ電極間（ギャップ間隔：～40 nm）に TA-PPE を接合したナノデバ
イスの光誘起電流特性に顕著なスイッチング挙動を観測することに成功した[2]。
図２に Au/TA-PPE/Au ナノ接合デバイスの光電流応答特性を示す。照射する白色光のon-off に伴い、ナノ接合デバイスは暗（off）状態での低電流値/明（on）状態での高電流値の明らかな差異を示し、ナノスケールでの光スイッチ機能を発現した。（ナノ電極間には 0.5 Vの一定電圧を印加）。“off”状態での電気抵抗値～1015Ωに対し、“on”状態では～101２Ωの値を示し、その比は 1000 倍にも及ぶ。また、このスイッチング特性は、高速かつ再現性良く繰り返し観測される。光照射下では、TA-PPE 鎖中に発生した光励起子が、ナノ電極間の印加電圧に誘発され電子と正孔へと電荷分離を引き起こす。それらのキャリアは、暗状態では達成できない Au-S 結合部位に存在するエネルギー障壁をトンネル可能にするため、光誘起電流が観測されるものと説明できる。さらにナノ接合デバイスに生じる光電流には、顕著な照射光の強度依存性が見られ、照射光がもたらす光子密度の変化に敏感に応答する結果も得られている。
今後、ナノ接合デバイスと他の有機・生体機能性分子との複合化を達成し、分子の個性を活かした、より高度な光・電子機能を有する分子スケール素子作製を検討していく。
[1] H. Nakashima, et al., Langmuir 21 (2005) 511.
[2] W. Hu, et al., J. Am. Chem. Soc. 127 (2005) 2804.
hν

4000
4.0

ナノギャップ電極間隙： 40 nm

Au

Current (fA)
Current(pA)

OFF OFF

Au
S

)n

(

SiO2 (300nm)

S

OC6H13

Si
Z

(

)n

C6H13O
NH4OH

Z

3000
3.0

2000
2.0

1000
1.0

00

Z = SCOCH3
Z’= SHOFF OFF OFF OFF

Dark

Dark

Light ON ON ON ON ON
0

1000

2000

ON

3000

4000

5000

Time (Second)

図１ TA-PPE の分子構造とデバイス構造- 27 -

図２ ナノ接合デバイスの光電流応答特性（白色光照射, 52 mW）

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海馬組織培養を用いた神経細胞毒性研究
韓春錫、河西奈保子、鳥光慶一
機能物質科学研究部

ラット海馬のスライス培養技術は神経細胞、神経回路の特徴を生理学的および薬理学的に解明する上で非常に重要な研究手法である。その理由として、調製された
海馬スライスには細胞層構造と神経回路が正確に維持されていること、また、その調製が比較的容易であることがあげられる。
一方，てんかん動物モデルや側頭葉てんかんの患者においては、海馬の CA1, CA3領域の神経細胞死が起こることがよく知られている。しかし、CA2 領域の神経細胞についてはほとんど検討されていない。
本研究ではラット海馬のスライス培養系に bicuculline（BiC:抑制性神経伝達物質
受容体 GABAA の拮抗剤）を投与し、その神経細胞毒性ならびに電位依存性カルシウムチャネル（VDCC）の関与について調べた[1][2]。その結果、CA2 領域に選択的な神経細胞死が BiC 投与 12 時間後に認められた（図１Ａ）。さらに、24 時間後には神経細胞死が他の領域、特に CA3 領域にも及んでいることが観察された。薬理学的解析により，これらの神経細胞死に VDCC を介した神経細胞内のカルシウムの過剰流入が関与していることが確認された(図１Ｂ)。
今回の研究では、海馬 CA2 領域の神経細胞の脆弱性を初めて証明し、記憶、学習機能を司る海馬の神経細胞機能を理解する上で重要な知見を得た。
[1] C. Han, N. Kasai, K. Torimitsu. Neuroreport 16 (2005) 333-336.
[2] C. Han, N. Kasai, K. Torimitsu. Bul. JSN. 42 (2003) 238.

図１

時間、領域依存的な神経細胞死 (A)と Ca2+ 流入 (B)がラット海馬スライス培

養中で BiC によって誘導された。

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シリコン熱酸化における界面反応機構の第一原理計算
影島博之、植松真司
量子電子物性研究部
シリコン熱酸化膜はシリコンを使ったデバイス作成において欠かすことができず、その必要性は将来のシリコンデバイスでも不変である。我々はシリコン熱酸化過程の原子スケール
での詳細制御を目指して、メカニズムの統一的な理解を研究している。
シリコン熱酸化過程は、表面を覆う酸化膜を酸素が拡散していく過程、そして酸素が界面で基板のシリコンと反応を起こす過程、の通常２つの段階に分けられると考えられてきた。
我々は、界面で反応を起こす過程をさらに細分化し、酸素がシリコン基板に取り込まれる過程と、反応によって界面に発生した歪みを解放する過程、に区別すべきであると考えている。
最近、界面から還元性の原子種が酸化膜中に流れ込んでいることが同位体を用いた実験によって確認され [1]、この考え方の重要性が裏付けられている。
酸素がシリコン基板に取り込まれる過程については、これまでの理解で期待されるような大きな反応障壁を必ずしも持たないことが、第一原理計算で明らかになっている（図１）[2]。
つまり、この過程が必ずしも界面反応の律速過程になるとは限らない。これは、界面に到達した酸素分子が解離して界面のシリコン間に割って入って酸化反応する際に、従来言われていたように酸素同士の結合を完全に切り離してバラバラにしたり、シリコン同士の結合を一度完全に切り離したりする必要がないからである。
一方、界面に発生した歪みを解放する過程については、界面付近に生成されうる酸素
空孔を伴った高密度酸化領域（図２）が深く関与していることが、同じく第一原理計算によって明らかになっている[3]。この領域は、酸素空孔を伴っているとはいえども、全ての結合手はしっかりした共有結合を組んでいて、界面固定電荷密度や磁性中心密度が低いという実験結果と矛盾しない。この領域は、また格子間 SiO 分子を伴った領域と見なすことが可能であり、界面から還元性の原子種が発生するという前述の実験結果とも矛盾しない。
[1] S. Fukatsu et al., Appl. Phys. Lett. 83 (2003) 3897.
[2] T. Akiyama and H. Kageshima, Surf. Sci. 576 (2005) L65.
[3] H. Kageshima et al., Jpn. J. Appl. Phys. 43 (2004) 8223.

1.333
1.638

1.618
1.607

1.611

図１ 酸素分子の反応パス

図２ 酸素空孔を伴った高密度酸化膜構造- 29 -

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シリコン･ナノデバイスを用いた室温での単一電子転送と検出
西口克彦 藤原聡 小野行徳 猪川洋 *高橋庸夫
量子電子物性研究部 *現在:北海道大学
単一電子デバイスは、超低消費電力デバイスとしての観点から注目を集めている。その一形態である単一電子転送デバイスは、単一の電子で情報を伝達･処理する回路等への利用が期待されている。これを実現するには正確に電子の動きをコントロールし、その電子を高感度に検出する方法が必要である。しかし、これまではデバイス･サイズが大きいために動作温度が低温に限られ、また、デバイスの不安定性、作製や動作方法の複雑さが回路を構成する上で大きな障壁となっていた。
今回、我々は SOI 基板を用いた MOSFET の作製方法を応用して、単一電子転送デバイ
スと高感度電荷計を組み合わせたシリコン･ナノデバイスを作製した（図 1）[1]。単一電子転送デバイスは直列に接続された 2 つの細線 FET で構成され、その間に非常に小さな単電子箱が形成される。図 2 の挿入図は単一の電子を転送する方法を示しており、FET1 と FET2を交互に開閉して単一の電子を単電子箱を通して電子蓄積部へと転送する[2]。これを転送サイクルとして繰り返すことで電子を次々と電子蓄積部に転送、蓄積する。そして電子蓄積部に近接した高感度電荷計の電流変化をモニタすることで、転送された単一電子の検出を行う[3]。
図 2 は転送サイクルを繰り返したときの高感度電荷計の電流変化であり、サイクル毎に起こる電流変化は電子蓄積部に 1 個の電子が転送されたことを意味する。今回、デバイス
構造と動作条件の改良により単電子箱を小さくすることで、室温での単一電子転送と検出に成功した。このデバイスは FET を用いて電子を転送、蓄積するので、高速な電子転送（10ナノ秒以下）と長い電子保持時間（104 秒以上）が可能となった。また、これらの特徴を生かして単一電子多値メモリ（多値レベル数:32）の動作を確認した[1]。
[1] K. Nishiguchi, et al., International Electron Devices Meeting (IEDM) (2004) 199.
[2] A. Fujiwara, et al., Appl. Phys. Lett. 84 (2004) 1323.
[3] K. Nishiguchi, et al., Appl. Phys. Lett. 85 (2004) 1277.
電子（a）poly-Si ゲート
電子
高感度電荷計電子転送素子
Si層
100nm
（b）

FET1 FET2

単電子箱
電子蓄積部
図1（a）素子の平面SEM像（b）単一電子転送素子の鳥瞰図

電荷計･検出電流 [nA]

室温
0

0.98

1
0.96

2
3

0.94
0.92

4
電子蓄積部の電子数： 5
0

1
2
3
4
5
6
電子転送サイクル数 [回]図2 単一電子の転送と検出特性- 30 -

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ナノスプリング付きカーボンプローブのＳｉカンチレバー上への集積化
永瀬 雅夫
量子電子物性研究部
走査プローブ顕微鏡技術をベースとしたマルチプローブシステムは高い空間分解能で電気特性を計測できる有力なシステムになると期待されている。今回我々は、新しいタイプのマルチプローブシステムを開発した。ナノスプリング付きの四つのカーボンプローブをＡｌ
電極付きのＳｉカンチレバー上に作製した。集束イオンビーム化学気相堆積法（FIB-CVD）により形成したダイヤモンド状カーボンは、堅く、且つ、導電性があることが知られており、プ
ローブ材料としては最適である。最近、松井らは FIB-CVD 法によりコイルスプリング構造を作製している。[1]ナノスプリングは複数のプローブ高さの違いを吸収できる可能性があり、従来のマルチプローブシステム[2]にはない機能が実現できることが期待される。
図１は Si カンチレバー上のカーボン四探針プローブの(a)概略図と(b),(c)SEM 像である。
FIB-CVD 三次元構造体は兵庫県立大学の SMI2050(SIINT 社製)で作製した。[1]ナノスプリ
ング部を含むプローブの高さは 10μm、プローブ直径は 110nm、ナノスプリング径は 380nmである。図２はプローブと導電性試料のコンタクト特性である。このプローブの場合、580nmの高さで試料との電気的接触が確立されている。図２中の原点（AFM の制御高さ）では Si
カンチレバーは 200nm 変位しているので、ナノスプリングは約 400nm 縮んでいることになる。
四つのプローブはすべて同時に試料と電気的コンタクトをしており、各々のプローブの高さの違いをスプリングで吸収出来ることが確認された。スプリング部の機械特性の定量計測を行った結果、ナノスプリングの弾性定数が、通常のバネ綱の弾性定数とほぼ一致することが判った。このプローブを用いて AFM 形状像の取得を行った後のプローブ形状を確認したが、変形等はなく剛性は十分に高くナノプローブとして利用可能なことが判った。
走査プローブ顕微鏡技術と集束イオンビーム技術の融合がマイクロ・ナノ電気機械シス
テム(MEMS/NEMS)の新しい領域を切り開いていくことが期待される。
[1] S. Matsui et al., J. Vac. Sci. & Technol. B 18 (2000) 3181.
[2] M. Nagase et al., Jpn. J. Appl. Phys. 42 (2003) 4856.

図１ Si カンチレバー上のナノスプリング付
き四探針プローブ (a)概略図、(b)低倍SEM 像、(c)高倍 SEM 像- 31 -

図２ プローブ電流の変位量依存性
試料（Au 薄膜）電圧 1V

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電子の干渉を用いた力・変位測定
山口浩司 平山祥郎
量子電子物性研究部
微小カンチレバーによる力・変位の高感度検出技術は、古くはアナログレコードのピック
アップから、最近においては原子間力顕微鏡やエアバック用加速度センサーに至るまで、
これまで幅広い分野に応用されてきた。特に MEMS (Microelectromechanical Systems) 技術の進展により、昨今では微小機械の構成部品としての重要性も注目されている。現時点で最も高い感度を持つ変位・力検出手法は、カンチレバーとレーザー干渉変位計の組み合わせで実現されており、昨今では単スピンの検出に応用された例も報告されている [1]。
我々は光学的手法とは相補的で、微細化・集積化に有利な手法として、カンチレバーの変位を半導体における電気抵抗の変化（ピエゾ抵抗）により検出する手法を研究してきた。特に半導体ナノ構造を用いたピエゾ抵抗カンチレバーでは、量子力学的効果によりピエゾ抵
抗が大幅に増大することが期待される。ここでは光の干渉と同様に、電子波の干渉を用いて高い検出感度を得る試みについて紹介する [2]。
図１は作製したデバイスの電子顕微鏡写真である。カンチレバーの厚さは 300 nm であり、15 nm 厚の導電性 InAs 薄膜と 285 nm 厚の絶縁性 Al0.5Ga0.5Sb 薄膜のヘテロ構造を、選択
エッチングにより GaAs 基板から分離させて作製される。InAs 薄膜の表面には種々の原子や凹凸が存在し、100 nm 程度の周期で網目のように張り巡らされた電子の経路を作る。この
経路間の干渉により抵抗値の変化は増強される。図２はカンチレバーを曲げた時の抵抗値の変化を磁場の関数として測定したものである。磁場は電子の干渉の具合を調整するために用いられる。図より、磁場を適当な値に調整し、最も強く干渉の効果が得られる条件では、磁場を加えない場合に比較して一桁近い抵抗値の変化が得られている。この結果は、このような電子の干渉効果を用いることにより、カンチレバーの変位を高感度に検出できる可能性を示している。
[1] D. Ruger et al., Nature 430 (2004) 329.
[2] H. Yamaguchi et al, Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 036603.

2.5 K

図１ 作製した構造の SEM 写真

図２ カンチレバーを曲げた時の抵抗値変化- 32 -

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InAs/GaSb 電子－正孔系におけるランダウ準位の混成と量子ホール効果
鈴木恭一 高品圭 平山祥郎
量子電子物性研究部

GaSb

GaSb
Cap

InAs
Electron

AlSb/GaSb
Superlattice

Hole

EF

InAs
Substrate

EnergyInAs/GaSb ヘテロ接合を作製すると、InAs の伝導帯と GaSb の価電子帯のエネルギーが重複し、二次元電子と二次元正孔が近接した状態で共存し得る系が可能となる。この系では、電子と正孔のランダウレベル軌道占有率の差でホール抵抗が整数に量子化する、特有の量子ホール効果が知られていたが、その機構は解明されておらず、電子と正孔それぞれが量子ホール状態になり、それらが組み合わさることで起こる量子ホール効果と思われていた。
我々は、図 1 に示したような伝導性基板をゲートとするバックゲート構造を採用し、GaSb
正孔層を基板側、InAs 電子層を表面側に配置することで、電子濃度を表面ポテンシャルにより固定し、正孔濃度のみがゲート変調可能な試料の作製に成功した。InAs 層と GaSb 層の間の AlSb 層は、電子、正孔両方にポテンシャルバリヤとして働き、厚さを変えることで電子－正孔波動関数の混成を制御できる。このような試料を用い詳細な磁気伝導特性を調べる
ことで、InAs/GaSb 電子－正孔系の磁場中でのエネルギー構造および量子ホール効果の機構を以下のように明らかにした。波動関数の混成がないときには、磁場中で電子、正孔のエネルギーは図 2 の波線で示したようなランダウ準位に量子化されるが、波動関数の混成により、それらは実線で示したように混成し、電子と正孔の占有率が等しいエネルギー領域(電子、正孔濃度が等しい領域)がバンドギャップとなる新たなエネルギー構造が形成される。このとき、ネットキャリア(電子、正孔の濃度差)がこの混成したランダウ準位を満たすことで、二次元電子系と同様の量子ホール効果が起こる。
本研究で得られた波動関数の混成とエネルギー構造の基礎的な理解は、この系で期待されている、定常的な励起子ボーズ凝縮等の電子－正孔相関に起因する新たな物性の実
現や、サブバンド間遷移と層間トンネリングを利用した中赤外光デバイスへの応用に大きく寄与すると考えられる。
[1] K. Suzuki et al., Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 016803.
Conduction
band
3
2
1
(AlSb)
AlSb
Band gap
Al0.7Ga0.3Sb
Al0.7Ga0.3Sb
H1
E4

H2
E3
E2

VG

E1
Magnetic field

図１ 試料のエネルギー構造

H3 Valenceband
H4

図２ ランダウ準位の混成(破線 E、H は混成がないときの電子、正孔のランダウ準位。実線は混成したランダウ準位。)- 33 -

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SiO2/Si/SiO2 量子井戸における谷分離の制御
高品 圭 藤原 聡 平山 祥郎
量子電子物性研究部
一般的に用いられる MOSFET などシリコン(100)面をベースにした二次元構造では、伝導電子の分散関係において電子の入れる等価な「谷」が２つ存在し、電子は自由にどちらかの谷を占有する。シリコン薄膜構造では二次元電子系の面内運動、ス
ピンの自由度に加えて、第三の自由度「谷自由度」の利用が期待できる。
本研究では、SIMOX と呼ばれる代表的な SiO2/Si/SiO2 量子井戸構造において、谷状態の振る舞いが通常の MOSFET とは大きく異なることを明らかにした。具体的には、イオン注入で作成した裏側の埋め込み酸化膜界面に電子を近づけると、通常の熱酸化で形成した表側酸化膜界面に近づけたときよりはるかに大きな谷分離が出現した。
一般的な MOSFET では界面が１つだけなのに対して、量子井戸構造では上下に２つの界面がある。さらに酸化膜で隔てられたシリコン基板を裏側のゲート（バックゲート）として用いることもできる。２つのゲートをもつこの構造では、電子の波の位置をシリコン薄膜内で上下に移動して、量子状態を制御することができる。この結果は、バックゲートとトップゲートを操作すると谷分離が自由自在に制御できることを示している。[1、2][1] T. Ouisse, D.K. Maude, S. Horiguchi, Y. Ono, Y. Takahashi, K. Murase and S.
Christoleanu, Physica B, 249-251, 731 (1998)[2] K. Takashina, A. Fujiwara, S. Horiguchi, Y. Takahashi, Y. Hirayama, Phys. Rev. B, 69
161304(R), (2004), K. Takashina, Y. Hirayama, A. Fujiwara, S. Horiguchi, Y.
Takahashi, Physica E, Vol 22, 72 (2004)

VBG (V)

10

20

30

6

VFG (V)

4

2

6

8
7

4
3

0

5

-2

Rxx

High

Low
1.200
1.087
0.95160.8156
0.67970.54380.40780.27190.1359 0

左：谷分離を増やしたときのランダウ準位の様子。
右：強磁場（11T）における縦抵抗。数字は量子ホール状態の占有率を表す。

- 34 -

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単一電子トンネル電流の電子カウント
藤澤利正
量子電子物性研究部「電流」は、多くの電子機器で用いられ、電子輸送現象における基本的な測定対象であるが、その検出感度は低く、高感度電流計においても毎秒 105～106 個程度の電子の流れを必要とする。一方、ナノテク研究においては、１００ナノメートル以下の微小な伝導領域（量子ドット）を用いることにより、クーロン閉塞によって電子を１個ずつ出し入れすることが可能になり、単一電子トランジスタなどへの応用や、量子ドット内の電子状態の物性研究が行われている。本研究は、量子ドットのクーロン閉塞現象を用いることによって、単一電子トンネ
ル電流の電子の流れを実時間で観測することに成功したもので、電子を１個ずつカウントすることによって電流を測定する超高感度電流計への応用が期待される。
本研究では、２つの量子ドット（上・下）を静電的に結合させ、上側の量子ドットを流れる微弱な電流を、下側の量子ドットを流れる比較的大きな電流の変化によって検出する[1]。上側量子ドットに電子が入ると、下側量子ドットの電流が減少するため、単一電子電流のカウントが可能になる。実験で用いた素子（図１の SEM 写真）は、AlGaAs/GaAs 変調ドープ二次元電子ガスをエッチング（上・中央・下の暗い領域）とゲート電極（縦の明るい線）によって作製したもので、絶縁された２つの伝導チャネル（２本の帯）内に量子ドットを１個ずつ（白丸）形成した。上側のチャネルに電流を流し、その電子のトンネル事象を下側量子ドットの伝導度の変化として検出する。十分な周波数帯域を得るため、高周波信号（660MHz）を入射し、その透過信号をＬＣ共振回路・低ノイズアンプ・ミキサーによって検波し、伝導度に比例した
出力 Vdet を測定する。
図２(a)は、上側量子ドットがクーロン閉塞(CB)にある場合のノイズ信号と、単一電子トンネル(SET)領域におけるカウント特性を示している。SET 領域で２値的な信号が観測され、より長い時間でのヒストグラム（図２(b)）に２つのピーク構造が見られることから、電子が上側量子ドットに入った事象（白丸）と電極に出て行った事象（黒丸）を観測することができる。図の例
では、10ms に約５個の電子が流れたことを示しており、0.08fA という微弱な電流をカウントできている。今後は、双方向電流をカウントできる素子と微少電流計としての応用を目指す。
[1] T. Fujisawa et al., Appl. Phys. Lett. 84, 2343 (2004).

図１ 単一電子カウントの測定系

図２ 実時間カウント(SET)と背景ノイズ(CB)- 35 -

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位相シフト法による量子ビットにおけるコヒーレンスの高速制御
田中弘隆 沓澤竜弥 齊藤志郎
量子電子物性研究部
ジョセフソン接合を持つ超伝導リングは、量子 2 準位系として振舞い、量子情報処理の基本素子である量子ビットとしても期待されている（図 1）。このリングの量子力学的なコヒーレンスを、位相をシフトさせた２つのマイクロ波パルスを用いることにより、制御・観測することに成功した。このリングは、電流が時計回り・反時計回りに回っているという２つの状態を持ち、それらは量子力学的な重ね合わせを示す。このリングの大きさは～10μm と原子や分子などに比べると巨視的であるが、状態は量子 2 準位系として動作する。そしてこの２つの状
態、|0>と|1>はそれぞれ、相対位相を含む重ね合わせ状態になることが、実験で確認された。
巨視的な物体でもあるにかかわらず、量子的な重ね合わせを表す現象は、シュレディンガ
ーの猫とも言われている。（口絵参照）
我々は、位相・パルス同時変調を用いた位相シフト法により、11.4GHz で持続時間が 5nsの、２つの連続的に位相の異なるマイクロ波パルスを、超伝導リングに印加した。最初のパルスで、リングの波動関数は、|0>と|1>の重ね合わせ状態になる(図２下部の球の赤道上の点)。このとき、超伝導のリングは、最初のパルスの位相に応じた重ね合わせ状態となる。続
いて、２つめのパルスを与えると、相対的なパルスの位相によって、リングは、別の状態に遷移する。（図 2 の球の赤道、北極、南極に相当する点）
我々は、今回開発した位相シフト法により、高速、高効率な量子状態制御が可能である
ことを実験的に示した[1]。本方法により、量子ビットの代表的な演算である、アダマール変換も効率的に実現出来る。更に、2 量子ビット以上の系においても、最適なパルスの組み合
わせを選択することが可能になった。
[1] T. Kutsuzawa, et al., Appl. Phys. Lett. 87, (2005): (accepted). ArXiv : cond-mat/0501592.
50

積算回数：１万回
TPhaseShift=89 ps

Psw [%]

45
40
35

図１ 超伝導量子ビットの電子顕微鏡像
DC-SQUID
内側の四角い輪が量子ビットで、その外側が、読み出し用の DC-SQUID（超伝導量子干渉計）である。

30
1.0

1.2

⊿Φ＝０

⊿Φ＝π/21.4
1.6't 12 [ns]

⊿Φ＝π

1.8

2.0

⊿Φ＝3π/2

図２ ２つのパルスを印加した場合の状態
最初のパルスの位相に対する 2 つ目のパルスの位相によって、状態が振動している。パルスの相対位相を制御する事により xy 面内での量子ビットの回転軸を変化させる事ができるようになった。
- 36 -

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中性原子を用いた量子演算
向井哲哉 Taro Eichler Alexander Kasper 清水富士夫*
量子電子物性研究部*NTT リサーチプロフェッサー・電気通信大学レーザ新世代研究センタ
中性原子は、量子ゲートを実現するリソースの有力候補である。すなわち、１）
光で任意の状態が作れるため、１量子ビット演算が簡便かつ正確に出来ること、２）原子間相互作用や補助的量子システムを使って、２量子ビット間の演算が出来ること、
３）環境からの影響が小さく、デコヒーレンス時間が長いこと、４）原子は互いに全く同等で、バラツキ等は原理的に存在せず、量子ビット数を自然に拡張出来ること、
５）ボーズ凝縮を用いることで、欠陥の少ない量子ビット配列が作れること。しかしながら、演算に必要な機能の実現が難しく、中性原子を量子情報へと応用する試みは遅々として進んでいない。
近年の原子冷却技術の発展により、原子をμＫ以下にまで冷却し、１粒１粒の原子を２乃至３次元的に整列させることが出来るようになってきた。我々は、これまでに蓄積したボーズ凝縮に至る高効率原子冷却技術[1]と微細加工技術とを用い、冷却
中性原子を用いた量子情報処理システムの実現を目指した研究を行っている。
第１の試みは、２次元磁場トラップ列による方法で、Ｚ型の電流を微細加工技術
でシリコンチップ表面にミニチュア化したものを用いる。１粒１粒の原子を、振動の基底状態に捕捉して原子間相互作用を用いた演算を行うには、原子をチップ表面に近づけることが必須であるが、これはポテンシャルの乱れをもたらし、デコヒーレンス
時間短縮の原因となる。我々は超伝導を用いてこれを克服する可能性を探っている。
第２の試みは、３次元的な光定在波で原子を捕捉する光格子を用いる方法で、２種類の原子を、それぞれの光格子に並べ独立に動かして量子計算を行う方法（２重光格子量子計算機）を提案[2]し、その実現に取り組んでいる。この２重光格子量子計
算機は、完全な数的拡張性を備えているため、1000 量子ビットを越える実用的な量子計算機になることが期待されている。
[1] T. Mukai and M. Yamashita, Physical Review A 70 (2004) 013615[2] F. Shimizu, Japanese Journal of Applied Physics 43 (2004) 8376

図１ アトムチップサンプル

図２ チップ配線例- 37 -

図３ ２重光格子量子計算機

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Rashba スピン軌道相互作用を用いたスピン干渉計
関根佳明 1 古賀貴亮 1,2,* 新田淳作 1,3,‡量子電子物性研究部 1 PRESTO 科学技術振興機構 2 CREST 科学技術振興機構 3
半導体中の電子スピンの回転を電場により制御し、スピンの回転により電子波の干渉が変化することを実験的に確認した。スピンは電荷とともに電子のもつ制御可能な物理量であり、通常の半導体デバイスでは電子の電荷を制御するが、本研究では電子のスピンに注目している。スピンは一般的には磁場により制御してきたが、本研究では、電子の電荷を制御するために用いているゲート電圧（電場）によるスピン制御を確認し、スピンを用いた新たなデバイスの可能性を示した。
電子スピンを電場により制御する時に重要なのが Rashba スピン軌道相互作用であり、この効果により、電子スピンの回転が電場により制御できる。実験では、半導体を図 1(a)のように正方形ループ列に微細加工し、その正方形ループを進む電子波の干渉を調べる [1]。
電子波は、右回りにも左回りにも進んで、元の位置に戻って来て干渉する。元の位置に戻って来た時の右回り、左回りの電子波におけるスピンの回転の差により、電子波の干渉は変化する。この干渉の変化は電気伝導率（ σxx ）の変化として観測できる。この電気伝導率（σxx）の磁場（B）依存性は振動し、この振動を Al’tshuler-Aronov-Spivak（AAS）振動という。
図 1(b)に試料の模式図を示しているが、試料はゲート電極に覆われており、AAS 振動の振幅のゲート電圧（Vg）依存性を調べることができ、電子スピンの回転が電場により変化することが分かる。図 2 のようにゲート電圧（Vg）が増大すると、零磁場（B=0）での AAS 振動の振幅が負から正へ変化しており、電子のスピン干渉が起きていることを示している。このように本研究の成果は、電場により電子スピンの回転を制御し、スピンの回転による電子波の干渉が変化したことを実験的に確かめた、世界的にも他に例のない研究成果である。
[1] T. Koga, J. Nitta, M. van Veenhuizen, Phy. Rev. B 70, 161302(R) (2004).
現在の所属 北海道大学大学院情報科学研究科* 東北大学大学院工学研究科‡
図1
(a)

図2

σxx [µS]

1 µm

2
1

Vg=-1.2V

0

-1

VH-

Gate

I+

I-

V+

200 µm

VVH+

125 µm(b)

σxx [µS]

-2
2

Vg=0V

1
0

-1
-2
-4

-2

0

2

B [mT]- 38 -

4

図１(a)スピン干渉計の電子顕微鏡写真。白い部分が電子の通り道
で、典型的な道が図中の四角形である。(b)ス
ピン干渉計全体の模式
図。
図２スピン干渉計のAAS 振動のゲート電圧（ Vg ） 依 存 性 。 零 磁 場（B=0）に注目すると、ゲート電圧（Vg ）の増大に
より、電気伝導率（ σxx ）は負から正に変化して
おり、AAS 振動の様子が変化している。

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RKKY 相互作用に基づく電子スピン制御
田村浩之
量子電子物性研究部
我々は、量子ドットが半導体伝導電子系と結合したときにドット中の電子スピン間に磁気的相互作用が働く性質を利用して、ドット中の電子スピンの状態を電気的に制御する方法を理論的に提唱した[1]。電子が閉じ込められているドットを、電流を流せる半導体に結合す
ると、伝導する電子が量子ドットの中に出入りし、ドット中に閉じ込められている電子と相互作用する。このときドット中のスピンと伝導電子のスピンとの間には、スピンの向きを反対に揃
えようとする反強磁性的な磁気相互作用が働く。このままでは強磁性的なスピンを発生させることは出来ないが、２つのドットを伝導電子系と結合させると、ドット間の距離がフェルミ波
長よりも十分小さければ伝導電子はスピンの向きを減衰させることなく２つのドット間を行き来することが出来るので、ドット中の電子スピンは同じ向きに揃えられて、実効的にドット中の局在スピン間に強磁性な相互作用が働くことになる（図参照)。これが Ruderman-KittelKasuya-Yosida（RKKY）相互作用と呼ばれるものの原理である。伝導電子スピンの減衰の仕方は伝導電子濃度に依存するので、半導体中の伝導電子濃度をゲート電極により増減させることによって、2 つのドット間のスピンの状態を強磁性にも反強磁性にも制御することが出来るのが特徴である。
磁性不純物を含む金属中でこのような磁気的相互作用が働くことは知られていたが、本研究のアイディアは、磁性を持たない半導体中のナノ構造を用いて人工的に磁性不純物を作り出し、電子濃度が可変であるという半導体材料の長所を生かすことによって、電子スピンの状態を電気的に制御するというものである。これは金属では出せない、半導体材料ならではの特徴である。
この RKKY 相互作用を利用すると、ドットを多数並べてスピンをすべて同じ向きに揃えれば、半導体材料だけで強磁性を発現させることも可能であることが予想されている。既にこのようなドット中スピンの RKKY 相互作用を観測しようと試みる報告[2]がなされており、我々の理論予測を実証することに役立っている。
[1] H. Tamura, K. Shiraishi, and H. Takayanagi, Japan Journal of Applied Physics 43(2004) L691-693.
[2] N. J. Craig, J. M. Taylor, E. A. Lester, C. M. Marcus, M. P. Hanson, and A. C.
Gossard, Science 304 (2004) 565-567.
量子ドット 1
(下向きスピン）量子ドット 2
(下向きスピン)図 伝導電子系に結合した２つの量子ドット。上向きスピンを持つ伝導電子が異なるドットに出入りすることにより、ドット内の電子スピンが下向きに揃う。

QD-1

伝導電子(上向きスピン）- 39 -

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分散シフトファイバ中の自然放出四光波混合を用いた通信波長帯偏波もつれ光子対の発生
武居 弘樹
量子光物性研究部
1.5 µm 帯における量子もつれ光子対の発生は、光ファイバ網を用いた量子情報通信実
現のための重要な技術である。我々は、ループ状に構成した分散シフトファイバ(DSF)中の自然放出四光波混合(SFWM)過程を用いて、1.5 µm 帯偏波もつれ光子対を発生することに成功した[1]。
提案手法の構成を図 1 に示す。ポンプ光パルスの偏波状態を偏光子により 45°の直線偏波に設定し、偏波ビームスプリッタ(PBS)及び DSF により構成されたループに入力する。ポンプ光は PBS により横偏波(H)及び縦偏波(V)成分に分離され、それぞれループを左回り、右回りに伝搬し、DSF 中の SFWM 過程を介してシグナル-アイドラ光子対 H s H i 、
V s V i を発生する。PBS の出力ポートにおいてこれらの状態が重ね合わされ、偏波もつれ
状態 H s H i + V s V i
2 を得る。
DSF の零分散波長 1551 nm 付近に中心波長を持つパルス幅 20 ps のポンプパルスをループに入力した。ループ出力光は、Fiber Bragg grating (FBG)によりポンプ光成分を抑圧した後、Arrayed waveguide grating (AWG)及び光バンドパスフィルタ(BPF)により、シグナル光子とアイドラ光子に分離した。シグナル及びアイドラ光子は、分離後の経路において同じ偏波変化を被るよう偏波調整し、偏光子を通過させた後、光子カウンタに入力して同時計数率を測定した。 アイドラ側の偏光子を固定し、シグナル側偏光子の角度を変化させて同時計数率を測定したところ、明瞭度 90 %以上の二光子干渉波形を得た(図 2)。また、ベル不等式のテストを行い、標準偏差の 7 倍の大きさで不等式の破れを観測した。さらに、20 km の光ファイバ伝送の後にも二光子間に量子力学的相関が保持されていることを確認した。
本成果は、光ファイバ網を用いた高度な量子通信網実現のための重要な 1 歩である。
[1] H. Takesue and K. Inoue, Phys. Rev. A, 70, 031802(R) (2004).

()

図１ 提案手法の構成

図２ 二光子干渉波形- 40 -

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差動位相シフト量子鍵配送実験
本庄 利守 井上 恭
量子光物性研究部
量子力学の原理に基づいて絶対安全な通信を提供する量子鍵配送の研究が進められている。 我々は、差動位相シフト量子鍵配送(DPS-QKD)と呼ばれる新しい量子鍵配送方式を提案した。この方式は、ファイバー伝送に適しているなどの特徴を有する。 本研究では、
平面光導波回路を用いて DPS-QKD の実現性を実験により示した。
図 1 に実験構成を示す。 光源には、外部共振器レーザーを使用した(波長 1551nm) 。
レーザーからの CW 光を強度変調器で繰り返し 1GHz、幅 125ps のパルスにし、各パルスを位相変調器でランダムに 0 もしくはπの位相変調をした。光強度を 1 パルス当たり 0.1 光子にして、20km のファイバー(減衰 4.46dB)を伝送させた後、Mach-Zehnder 干渉計を通過させた。 干渉計の光路差は 20cm であり、1Gbit/s の 1 ビットの遅延(1ns)に相当する。 干渉
計には、PLC(planar lightwave circuit)光導波路を用いており、透過ロスは、2.64dB である。
入力偏波によらず消光比 0.27%から 0.46%であり偏波依存性も小さい。 干渉計の出力を、5MHz でゲート電圧をかけた APD で受信した。 光子伝送の後に、Alice は Bob から通知される光子検出時刻からシフト鍵を生成する。 ここで APD による光子検出にはジッターがあるため、到着時刻にゆらぎが発生する。 これによるエラーを低減するために時間幅を設けて、時間幅内に到着した光子のみをシフト鍵生成に用いた。 シフト鍵生成レートの低下を伴うが、QBER を低減できることが分かる。 図 2 にシフト鍵生成レートとエラーレート(QBER)を示す。 時間幅 0.6ns の場合にシフト鍵生成レート 3076bit/s、QBER 5.0%が得られた。
エラー訂正とプライバシー増幅を行って秘密鍵を生成するのに十分な結果が得られ、差動
位相シフト量子鍵配送の実現可能性を示した。
[1] K. Inoue, E. Waks and Y. Yamamoto, Phys. Rev. A 67, (2003) 022317.
[2] T. Honjo, K. Inoue and H. Takahashi, Opt. Lett. 29, (2004) 2797.
Alice
パルス
パターン
生成器

パルス
生成器

LN位相
変調器

アテネータ

(λ=1551nm)

Bob
光ファイバー

20km(4.46-dB)

PLC Mach-Zehnder
干渉計

パルス
生成器
5MHz
光子検出器
光子検出器

20cm
(2.64-dB)

QBER(%)

0.1光子/パルス

LN強度
変調器

シフト鍵生成レート (bps)

1GHz

1GHz
外部共振器
レーザー

時間間隔
測定器
(TIA)

(APD)

時間幅(タイムウィンドウ) (nsec)

図 1 実験構成

図 2 実験結果- 41 -

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時間分解 EXAFS
小栗克弥 岡野泰彬 西川正 中野秀俊
量子光物性研究部[1] T. Lee et al., Chem. Phys. 299 (2004) 233.
[2] K. Oguri et al., Appl. Phys. Lett.87（2005）011503.

LI

µd(E)

2.0

Intensity [a. u.]

近年の高強度フェムト秒レーザ光を用いた様々な超短パルス X 線光源技術の進展により、従来、静的な状態を主な計測対象としてきた X 線回折や X 線吸収といった X 線計測手法をピコ秒からサブピコ秒スケールの高速現象に適用する時間分解 X 線計測へ向けた取組みが活発化している[1]。我々は、X 線吸収分光法の中でも原子間距離や配位数等の吸収原子近傍の構造情報を与える広域 X 線吸収微細構造(EXAFS)に着目し、フェムト秒レー
ザプラズマ軟 X 線を利用した時間分解 X 線吸収分光システムの構築を行ってきた。今回
我々は、Si のレーザ励起溶融状態における L 吸収端 EXAFS の時間分解計測を行い、その過渡的構造変化の観測に成功した[2]。
実験は、ポンプ・プローブ型配置で行い、パルス幅 100 fs の Ti:Al2O3 レーザパルスを 2つに分岐させ、一方のレーザパルスで Si 薄膜(厚さ 120 nm)サンプルを照射し、他方のレーザパルスにより発生させたパルス幅約 7 ps のレーザプラズマ軟 X 線パルスでプローブする。
図 1 に 90 - 280 eV における Si 薄膜の吸光度スペクトルを示す。100 eV 付近に LII,III 吸収端、150 eV 付近に LI 吸収端が見られ、LI 吸収端から高エネルギー側には EXAFS 振動が明瞭に観察される。図 2 に各遅延時間におけるポンプ光照射前後の Si の L 吸収端の EXAFS ス
ペクトルを示す。X 線パルスがレーザパルスよりも早くサンプルを通過する場合、両者に大きな違いは見られず、Si の原子間距離は r0 = 2.32 Å と求められた(a)。2 つのパルスがほぼ重なり合った場合は、EXAFS スペクトルの振幅が減少すると共に振動周期のわずかな短縮が観察され、Si 原子間距離は r0 = 2.42 Å に変化した(b)。レーザパルス到着後 1670 ps では、
EXAFS スペクトルにおける振動構造がほぼ消失した(c)。これらの EXAFS スペクトルの変化
は、レーザ光照射直後に Si が高速融解し、Si 原子間距離が拡大していることを明瞭に示している。また、時間が経過すると局所的原子配列(a)の秩序がほぼ無くなった状態を示すことから、アブレーションが起こっていることを示唆している。今回の結果は、時間分解 EXAFS 計測法の確立に向けた第一歩である。
-330 ps
(b)

~0 ps

(c)

1.5
1.0

LII,III

0.5+1670 ps

EXAFS

4.0

100

150
200
Energy [eV]

4.5

5.0

5.5
-1

250

Wave number [Å ]図 2. レーザ光照射前(灰)後(黒)の EXAFS スペクトルの時間発展.

図 1. Si 薄膜の吸光度スペクトル.
- 42 -

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量子ドットにおける、励起子・励起子分子コヒーレント効果
後藤秀樹 鎌田英彦
量子光物性研究部
半導体量子ドットは、原子状の状態密度を持ち、かつ原子より大きい光との相互作用効果がある。また、光照射によって形成される励起子と励起子分子は、量子ドット内に閉じ込められるため、安定に存在することができる。これらの特徴から、量子ドットは、量子情報処
理分野において情報の基本要素である量子ビットを実現させ、かつ量子計算時でのゲート操作をも提供することが期待され、注目を集めている。量子ドット中の励起子と励起子分子
は、コヒーレントに相互作用する可能性があり、これは、2 量子ビットの量子相関の源となるとともに、量子干渉効果を用いた光機能への発展も期待できる。
我々は、単一 InGaAs 量子ドット中にレーザを照射して、励起子と励起子分子を生成し、両方の光吸収スペクトルを測定した。励起子と励起子分子の間にコヒーレント効果が存在すれば、吸収スペクトルに反映されることが予測される。実験方法は顕微フォトルミネッセンス（PL）法である。図１は、2 種類の励起強度での励起子（X）と励起子分子（XX）の吸収スペク
トルの測定結果である。励起強度が弱い場合は、両方ともピーク状のスペクトルとなっている。
しかし、励起強度が強い場合は、両方のスペクトル形状は大きく異なる。励起子分子は、線幅が拡がったピーク状のスペクトルであるが、励起子は窪み構造をもった特異なスペクトルとなっている。このスペクトルの原因は図２で説明される。実験では、励起子と励起子分子から構成される 3 準位系が形成されている。この 3 準位系は、励起強度によって変化し、励起強度が強い場合は、励起子と励起子分子との間で激しくラビ振動を起こし、エネルギー状態が分裂する。これが窪み構造の原因となる。この効果は、励起子-励起子分子間のコヒーレン
ト効果そのものであり、実験結果はコヒーレント効果の検証となることを意味する。[1,2]
本結果は、励起子と励起子分子を 2 量子ビットとする量子ゲートの実現とともに、光デバイ
ス機能につながる量子干渉効果の観測のための重要なステップとなる。
[1] H.Gotoh, et al., Appl. Phys. Lett. 85 (2004) 3480.
[2] H.Gotoh, et al., Phys. Rev. B in press
Low Excitation

High Excitation
Low Excitation

Intensity (a.u.)

X

X

High Excitation

XX

XX

XXD

X

X

XD

XX

Absorption
vanishes:
Dip structure
g

XX

g

1.698 1.700 1.702 1.698 1.700 1.702
Photon Energy (eV) Photon Energy (eV)

図１ 励起子・励起子分子光吸収特性

図２ エネルギーダイアグラム- 43 -

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ＩｎＧａＮ共振器ポラリトン
1

俵毅彦 1 後藤秀樹 2 赤坂哲也 2 牧本俊樹
1
量子光物性研究部 2 機能物質科学研究部

共振器ポラリトンは半導体微小光共振器中での強い励起子-光子結合状態が作り出す
新しい量子状態である。近年特にこの共振器ポラリトン密度が十分小さいときに現れるボーズ粒子性に興味が集まっている。この性質を利用するとポラリトンレーザと呼ばれるような閾
値の無い（反転分布を必要としない）レーザ等、全く新しい光デバイスへの応用が可能となる。これらのポラリトンデバイスを実現し、かつ室温動作させるためには大きな励起子振動子
強度と束縛エネルギーを有する材料を選択する必要がある。
窒化物半導体は大きな励起子束縛エネルギーを有し、室温でも安定して励起子が存在する。さらにこの系では励起子の有効質量が大きく、振動子強度も他の化合物半導体系に比べ非常に大きいことが予想される。これらのことから窒化物半導体微小共振器では、非常に強い励起子-光子結合が室温付近でも発現することが期待され、また実際のポラリトンデ
バイスの実現にも有望である。
今回我々は、選択ドライエッチングとウエハボンディング技術を用いてＩｎＧａＮ/AlGaN 量
子井戸と誘電体多層膜反射鏡（DBR）からなる微小共振器構造の作製方法を開発した（図１）。作製された微小共振器は室温での面発光レーザ動作を実現しており（図２）、非常に高品質な構造が得られていることを示している[1]。図 3 は室温で測定された反射スペクトルの共振器 detuning エネルギー（δ：励起子遷移と共振器モードのエネルギー差）依存性を示している。これよりδに依存した 2 つの dip の形成・消滅が観測された。これらの特性は共振器
ポラリトンの形成を表しており、このとき励起子-光子結合の強さを表すラビ分裂量は 6 meVであった。この結果からＩｎＧａＮ励起子の振動子強度は従来の GaAs 系励起子に比べ 10 倍程度大きいことが見積もられ、共振器ポラリトンの物性解明やデバイス応用に非常に有効な材料系であることが示された。
[1] T. Tawara, et al., Appl. Phys. Lett. 83 (2003) 830.
[2] T. Tawara, et al., Phys. Rev. Lett. 92 (2004) 256402.
(a)(b)
sapphire
SiO2/ZrO2 DBR←

InGaN QWs
bonding←bonding

AlGaN
SiC

SiO2/ZrO2 DBR
dry etching

sapphire

図１ 微小共振器構造の作製

図２ レーザ発振（光励起）- 44 -

図３ ポラリトンの形成

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低損失フォトニック結晶スラブ導波路の作製と物理
倉持栄一 Stephen Hughes 納富雅也
量子光物性研究部
近年、高い Q 値を持つナノ光共振器と低損失ナノ光導波路を実現できる 2 次元フォトニ
ック結晶スラブ(PCS)が脚光を浴びている[1]。理想結晶においては線欠陥導波路における導波モードをフォトニックバンドギャップ内かつライトラインの下側に制御すれば導波路が無損失になることが分かっているが、現在のリソグラフィー技術で不可避なナノメートルオーダ
ーの加工揺らぎが招く面外散乱により重大な損失増大が発生していると考えられている。
本研究では加工揺らぎの低減により低損失化できることを示すために、１nm の位置精度と 100kV 加速による電子線リソグラフィで Si-PCS を加工し、その際近接効果の抑制に努めた。電子顕微鏡により高精度加工を実証し(図 1)、加工揺らぎが 3nm 程度(RMS)であることを確認した。カットバック法により導波路の損失スペクトルを求めたところ、最低損失がフォトニ
ック結晶導波路として最高記録である 5dB/cm であることを確認した(図 2)[2]。
また本研究では PCS 導波路の損失の物理の解明にも取り組んだ。PCS の電磁場に対するグリーン関数法を定式化し[3]、それを導波モードにおける揺らぎによる散乱問題に適用した。損失が単純に始状態・終状態における揺らぎと状態密度の積で表せることを導いた。加工揺らぎ 3nm として計算した損失スペクトルは測定結果と驚くべき一致を示した(図 2)[2]。このような詳細な損失計算は本研究で初めて実現された。さらに実験と計算により、PCS 導波
路の散乱損失機構を詳細に解析した。その結果、PCS 導波路では、後方散乱、モード間散乱など複数の散乱過程がバンド構造の影響を強く受けるため、損失スペクトルを決める機構
が通常の導波路とは大きく異なることが初めて明らかになった。
以上述べたように、今回我々は低損失導波路の主な損失要因が加工揺らぎであることを明らかにし、また加工揺らぎによる散乱損失のその物理機構を理論、実験の両面から明らかにした。
[1] M. Notomi et al., Optics Express 12, 1551 (2004).
[2] E. Kuramochi et al., LEOS2004, WF6 (2004).
[3] S. Hughes et al., Phys. Rev. Lett. 94, 033903 (2005).

200nm
Si
SiO2 (除去し空洞に)1µm

伝播損失 (dB/cm)

1000

100

測定値
計算値

10

1
1480 1500 1520 1540 1560 1580 160020µm

光波長 (nm)

図１ PCS の電子顕微鏡像

図２ PCS 導波路の損失スペクトル- 45 -

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フォトニック結晶微小共振器による全光スイッチ田辺孝純 新家昭彦 納富雅也
量子光物性研究部

Transmission (%)

Γ−Μ
Γ−Κ
10

1

10

0

10

-1

10

-2

mode C

Transmission (a.u.)

誘電率の周期構造であるフォトニック結晶を用いると、強い光閉じ込め効果をもつ(High-Q)微小光共振器を作成できる[1]。High-Q 微小共振器中では極めて高い光子密度が得られるため光・物質相互作用に基づく効率的な光・光変調の実現が期待される。シリコンを基盤とする微小光回路は既存の電子デバイスとの親和性とも相まって大きな可能性を秘めている。しかし、その実現に必要とされるアクティブ全光素子には、超低エネルギーで動作すること、高速動作すること、高スイッチングコントラストであること、微小サイズであること、面内で連結可能であること、等が求められるがこれらの要件を同時に満たすことは難しく、そのようなシリコンデバイスはこれまで存在しなかった。そこで我々は、低動作エネルギーで高速な全光スイッチングをシリコン基板上のフォトニック結晶 High-Q 微小共振器を用いて実現した[図 1(上)]。
本デバイスは線形動作条件下では図 1(下)のような共鳴透過スペクトルを持つが、近赤
外光のエネルギーが多光子吸収を介して熱に変換されると、シリコンの屈折率が変調される
ため微小共振器の中心透過波長がシフトする。この現象を用いると数 pJ (pico=10-12)の、超低エネルギーで動作する全光スイッチが実現できる[2]。更なる低エネルギー化及び高速化を求めるためには、キャリアプラズマ効果による屈折率変調を用いればよい。図 2 に示すようにキャリアプラズマ効果を用いた光スイッチングは数 10 fJ (femto=10-15)の実効エネルギーでで動作し速度は 100 ps を切るものであった[3]。この図の例では、Mode C の波長の制御光パルスを用いて、Mode S からわずかに短波長側にずらした波長の連続光を変調している。
シリコン全光高速アクティブデバイスにおいて、これまでに報告されたことの無い微小な動
作エネルギー及び素子サイズが実現できたのは High-Q 及び導波路との効率的な結合の双方が我々のフォトニック結晶微小共振器において同時に達成できたからである[2]。
今回の微小光スイッチデバイスの実現は、シリコンフォトニクスの新たな展望、すなわちシリコンフォトニック結晶を基盤とする高速・低パワー・高密度な光論理回路の応用への可能性を開く。
[1] M. Notomi et al., Opt. Express 12 (2004) 1551.
[2] M. Notomi et al., Opt. Express 13 (2005) 2678.
[3] T. Tanabe et al., CLEO/QELS2005,QPDA5,Baltimore(2005).

µm

0

10

-1

10

mode S

16 fJ

31 fJ

11 fJ
-2

10

1530 1531 1532

1567

1568

Wavelength (nm)1569

図１ (上)シリコンフォトニック結晶共振器の電子顕微鏡像 (下)線形透過スペクトル- 46 -

-200

0

200

400

600

800

Time (ps)
図 2 観測された信号光のスイッチン
グ動作の制御光エネルギー依存性

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

ナノ電極リソグラフィ
横尾 篤
量子光物性研究部
近年、電子デバイスや光デバイスで要求されるサブミクロンオーダーの微細構造を提供する手段として、ナノプリント・ナノインプリント技術や、電気化学反応を使った走査探針型（SPM）リソグラフィが注目を集めている。このような「接触型」リソグラフィは、従来のプロジェ
クション型のパタン作製技術に比べて、簡便に微細パタンを提供できるという特徴をもつ一方、ナノプリント・ナノインプリント技術ではパタン変更などの要求に対応できるフレキシビリ
ティが小さく、SPM リソグラフィでは十分なスループットが得られない。我々は、ナノプリント・
ナノインプリント技術のもつスループットの高さと、電気化学反応のもつフレキシビリティをあわせ持つパタン作製手法の実現を目指している。
ナノ電極リソグラフィでは、図 1 に示されるように、導電部と絶縁部からなるパタンを表面に有するナノ電極を用い、ナノ電極上のパタンを電気化学反応により対象に転写する[1]。ナノ電極を対象に接触させて電圧を印加し、ナノ電極の導電部と対象物表面が接触した部分に電流が流れることにより局所的に電気化学反応が生じる。Si や GaAs などの半導体基板の場合、大気中での陽極酸化反応により表面に生成した酸化物によりナノ電極上のパタンを一括転写することができる[1, 2]。図 2 に、Si 基板上に転写されたドットパタン（ピッチ 300nm）を示す。形成された酸化物パタンは、直接、エッチングマスクとして利用することができるた
め、レジストを用いない微細構造作製が可能となる。また、ナノインプリント技術のように凹凸
形状を物理的に転写する方法ではないため、対象表面の大きな変形は伴わず、ナノ電極リ
ソグラフィを繰り返してより複雑なパタンを形成することが可能となる。図 3 にライン・アンド・ス
ペース（L/S）パタン（ピッチ 500nm）の転写を 2 回繰り返す、多重パターニングにより作製された格子状パタンを示す[3]。
このように、ナノ電極リソグラフィは、エッチングマスクの直接形成や、パタン追加のフレキ
シビリティをもつパターニング手法である。また、基板表面に化学的性質の違いからなるパタンを直接形成できる手法であり、選択成長用のテンプレートなどへの応用も考えられる。今後、より一般的なパターニング手法とするために、基板上金属薄膜やレジストへのパタン転写を検討していく。
[1] A. Yokoo, Jpn., J. Appl., Phys., 42, L92 (2003)[2] A. Yokoo, S. Sasaki, Jpn., J. Appl., Phys., 44, 1119 (2005)[3] A. Yokoo, J. Vac. Sci. Technol. B, 21, 2966 (2003)

図１ ナノ電極リソグラフィ

図 2 Si 上のドットパタン- 47 -

図 3 L/S 多重パターニング(a) 1 回目終了後(b) 2 回目終了後

Ⅱ．資料

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

第 2 回 NTT 物性科学基礎研究所スクール
物性物理分野の若手研究者の育成と海外におけるビジビリティ向上を目的として、２００４
年 10 月 8～１４日の日程で山梨県富士吉田市の富士研修所と NTT 厚木研究開発センター
にて、第 2 回 NTT 物性科学基礎研究所スクール（NTT-BRL スクール）を「量子ナノ構造における輸送現象」のテーマで開催しました。
NTT と関係が深い国内外の著名教授を講師にお迎えして、L. Glazman 教授（米 ミネソタ大学）による「量子ドットと量子細線の理論」、樽茶清悟教授（東京大学）による「量子ナノ構
造の電子物性」、R. Fazio 教授（伊 スクオーラ・ノルマーレ・スペリオーレ）による「超伝導ナノ回路における量子ダイナミクス（理論）」、C. Schöenenberger 教授（スイス バーゼル大学）
による「カーボンナノチューブの電子物性（実験）」、安藤恒也教授（東京工業大学）による「カーボンナノチューブの物理（理論）」の各講義が 17 ヶ国 32 名の参加者（主に大学院博士
課程学生）に対して行われました。
講義終了後には、参加学生によるポスター形式での研究紹介が行われました。ポスター
セッションには学生、講師に加えて、NTT 物性科学基礎研究所の所長、各研究部長、各グループリーダも参加しました。参加学生が大学での研究内容を詳しく説明するとともに、学生どうし、学生と講師、NTT 研究者の間でかなり突っ込んだディスカッションが夜遅くまで行
われ、有意義な議論を行うことができました。
また、初日には、NTT 物性科学基礎研究所所長が、研究所の概要やミッション、研究体制などを紹介しました。最終日には、機能物質科学研究部、量子電子物性研究部、量子光物性研究部の研究活動について、各研究部長が詳しく紹介し、また参加学生に研究の現場を見てもらう事を目的として、ラボツアーを実施しました。クリーンルーム、低温物性研
究棟、光物性評価装置、超伝導薄膜結晶成長装置等、研究設備や装置を見学してもらうとともに、それらを用いた研究成果の紹介を行いました。
参加学生のアンケート結果からは、「非常に充実かつ密度の濃い講義内容であった」、「NTT 物性科学基礎研究所の研究活動を深く知ることができ、また素晴らしい研究環境であった」、「将来ぜひＮＴＴ物性科学基礎研究研において研究してみたい」等の感想をいただ
き、NTT 物性科学基礎研究所の高い研究アクティビティをアピールでき、出席者から好評を博するとともに、ビジビリティ向上に大きく貢献することができました。今年も NTT-BRL スクールを継続して開催し、海外の若手研究者へのさらなるビジビリティ向上に向けて、精力的な取り組みを続けていきます。

- 49 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

サイエンスプラザ 2005
2005 年 1 月 24 日（月)に NTT 厚木研究開発センタにおいて、「サイエンスプラザ 2005」を開催しました。本サイエンスプラザは、「ナノサイエンスが拓く量子の世界」と題して、最新の研究成果について、NTT 内外の方々に紹介するとともに、ディスカッションを通して様々なご意見をいただく事を目的として実施しました。
今回のサイエンスプラザでは、機能物質科学・量子電子物性・量子光物性各分野の研究成果の概要を午前中の講演会で説明しました。午後には、外部から講師を迎えて特別講演会を開催しました。国際的な理論物理学者であるとともに、ノーベル賞委員会物理学委員としても活躍中の Mats Jonson 先生（スウェーデン Chalmers & Goteborg 大学教授）に、”TheNobel Prize in Physics, past, present and future”と題して、ノーベル物理学賞の歴史、最近の受賞、そして今後の展望についての講演をしていただきました。
ポスター展示では、最新の研究成果 30 件を紹介し、数多くの有意義なコメントをいただき、また活発なディスカッションとなりました。ビデオ上映では、代表的なトピックスや主催した国
際シンポジウムの様子を映像で紹介しました。研究設備を見学していただく「ラボツアー」を3 件行い、低温実験棟をはじめ研究の現場を直接見ていただくとともに、そこで行っている研究の概要を説明しました。全ての講演・展示・公開を終えた後、夕刻からは社内食堂にて「懇親会」を行い、ご来場いただいた方々と親交を深めながら有意義なディスカッションの場となりました。
大学等研究機関・一般企業・NTT グループの方々など、200 名近い方々に参加いただきました。おかげさまを持ちまして、盛況のうちに終了する事が出来ました。ご来場いただきま
した方々には、心より感謝いたします。

特別講演会

ポスター展示ラボツアー：カーボンナノチューブ

ラボツアー：低温物性実験- 50 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

第３回アドバイザリボード
200５年 1 月 25-27 日の 3 日間、物性科学基礎研究所の外部評価委員会である「アドバイザリーボード」を開催しました。外部評価の導入により、客観的かつ時代に即応した適切な研究所の運営を目指して 2001 年に開始されたアドバイザリボードも、今回で３回目を迎えました。今回は、第 1 回、第 2 回のボードでお世話になったボードメンバの先生方のうち約半数を、新しいメンバに交代して頂きました。新しいメンバからの意見も取り入れることにより、研究内容と研究マネジメントについて有益な提言を数多く頂きました。研究のレベルについては、概ね高い評価を頂き、今後も質の高い研究を世界に向け発信していく重要性を再認識しました。それと同時に、世界の COE としての地位を維持していくために、ヒューマンリソ
ース確保、技術の継承、内部交流・外部交流の強化など、いくつかの改善点をご指摘いただきました。頂いた提言を、今後の研究所運営に役立てていきます。
３回目となる今回のボードの運営の特色として、若手研究者とボードメンバが触れ合う機
会を増やすこととしました。若手研究者との意見交換会を開催したほか、ラボツアーの説明員をできるだけ若手の研究者としました。ボードの先生方にも、物性科学基礎研究所の若い力を見ることができたと大変好評を博しました。また、研究所の所員も世界の著名な先生方との交流を深めることができました。次回の開催は、１年半後を予定しております。

ボードメンバ所属
Prof. Altshuler
Princeton U
Prof. Devoret
Yale U
Prof. Haroche
Ecole Normale
Prof. Jonson
Chalmers UTProf. Leggett
U Illinois
Prof. Mooij
Delft UT
Prof. Ploog
Paul-Drude-Inst.
Prof. RyanU Oxford
Prof. von Klitzing Max-Planck-Inst.

専門分野
凝縮系物理
メゾスコピック物理
量子光学
物性理論
低温物性理論
超伝導量子物理半導体結晶成長
ナノバイオ
半導体量子電子物性- 51 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

「ナノエレクトロニクス・ナノ構造・およびキャリア相関」国際会議
2005 年 1 月 31 日から 2 月 2 日までの 3 日間、NTT 厚木研究開発センター講堂において、「ナノエレクトロニクス・ナノ構造・およびキャリア相関」国際シンポジウムが、NTT 物性科学基礎研究所と科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業発展研究（SORST）の共催で開催されました。
非常に微細な「ナノスケール」の構造と、その中での電子の微視的な振る舞いは、これまでナノテクノロジーの発展とともに重要な研究対象となってきました。特に昨今では、電子および核スピン、磁性、機械的・弾性的性質などの新しい自由度が加わり、構造の持つ機能性が増え、研究対象は大きく拡大しています。さらに、量子計算や量子暗号など、量子情報処
理分野の研究が大きく進展し、ナノ構造とそのエレクトロニクスは、それらを実現できる舞台として極めて重要な役割を担っています。本シンポジウムは、これらの分野の研究をより推進するために NTT 物性科学基礎研究所の平山祥郎（量子電子物性研究部長）と山口浩司（ナノ加工研究グループ特別研究員）により、ナノエレクトロニクス・ナノ構造・キャリア相関の３つをキーワードに開催されたもので、同分野をリードする NTT 物性科学基礎研究所を中心に、国内外の著名な研究者が一堂に会し、最新の研究成果について活発な意見交換を行うことを目的として開催されました。
３１日は、高柳英明・NTT 物性科学基礎研究所長の歓迎・開会の挨拶のあと、Prof. J.E.
Mooij (Delft University of Technology)の超伝導体を用いた量子ビットに関する招待講演に
より会議は始まりました。この日は超伝導量子ビット、走査ナノプローブ、メソスコピック・スピ
ン関連現象に関して１１件の口頭講演があり、さらに２８件のポスター発表が行われました。１
日は、マイクロ・ナノメカニクス、量子情報処理、メソスコピック・スピン関連現象に関する 12 件の口頭講演が、さらに２日には核スピン関連現象と新しいヘテロ構造に関する９件の口頭講演、および２８件のポスター講演が行われ、Prof. K. Ploog (Paul Drude Institute) によるスピ
ン注入材料に関する招待講演により幕を閉じました。
参加者は、149 名［NTT 関係者 67 名を含む］を数え、非常に幅広い分野から多くの著名な研究者が参加し、ナノ構造およびそのエレクトロニクスとキャリア相関に関する質の高い講演、発表、および活発な議論が行われました。

- 52 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

社外表彰受賞者一覧

応用物理学会
講演奨励賞

齊藤 志郎

「超伝導磁束量子ビットにおける多光子吸収過程」

2004.5.17

第 33 回 IEEE 多値論理
猪川 洋
国際シンポジウム
高橋 庸夫
優秀論文賞

「Experimental and Simulation Studies
of Single-Electron-Transistor-BasedMultiple-Valued Logic」

2004.5.21

未踏科学技術協会
超伝導科学技術賞

内藤 方夫「高温超伝導体分子線エピタキシ
ー成長技術の確立」

2004.6.21

応用物理学会
JJAP 論文賞

V. Seleznev
山口 浩司
平山 祥郎
V. Y. Prinz「Single-Turn GaAs/InAs
Nanotubes Fabricated Using theSupercritical CO2 Drying
Technique」

2004.9.1

応用物理学会
JJAP 論文賞

西川 正
小栗 克弥
鈴木 哲
渡辺 義夫
中野 秀俊

「Enhanced Water-Window
X-Ray Pulse Generation from
Femtosecond-Laser-Produced
Plasma with a Carbon Nanotube
Target」

2004.9.1

IOP フェロー

平山 祥郎「物理分野における地位と編集委員としての IOP への貢献」

2004.9.1- 53 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

エリクソン・ヤングサイ
遊佐 剛
エンティスト・アワード「量子ドットを用いた光検出器に関する先駆的研究」

2004.11.22

日本物理学会
JPSJ 注目論文

川村 稔
矢口 宏
菊川 直樹
前野 悦輝
髙柳 英明

「 Tunneling Properties at theInterface between
Superconducting Sr2RuO4 and a
Ru Microinclusion」

2005.2

日本学術振興会賞

藤澤 利正「半導体量子ドットにおける量子制御の研究」

2005.3.22- 54 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

社内表彰受賞者一覧

先端技術総合研究所
林 稔晶
所長表彰
藤澤 利正
研究開発賞

「全電気制御半導体量子ビットの実
2004.12.8
現」

先端技術総合研究所
山崎 謙治
所長表彰
生津 英夫
報道特別賞

「ナノ地球儀」

2004.12.8

物性科学基礎研究所
所長表彰
山口 浩司
業績賞

「量子ナノメカニクス領域の開拓」

2005.3.15

田中 弘隆
物性科学基礎研究所 齊藤 志郎
上田 正仁
所長表彰
業績賞
中ノ 勇人
仙場 浩一

「超伝導磁束量子ビットのコヒーレ
2005.3.15
ント制御」

本庄 利守
物性科学基礎研究所
武居 弘樹
所長表彰
井上 恭
業績賞
都倉 康弘

「光ファイバを用いた量子鍵配送と2005.3.15
量子もつれ光子対発生」

物性科学基礎研究所
所長表彰
高品 圭
論文賞

“Valley splitting control in
SiO2/Si/SiO2 quantum wells in the2005.3.15
quantum Hall regime” Phys. Rev.
B Vol. 69, 161304(R) (2004)

物性科学基礎研究所
所長表彰
赤坂 哲也
論文賞

“An InGaN-based horizontal
cavity surface emitting laser
diode” Appl. Phys. Lett. Vol. 84,4104 (2004)- 55 -

2005.3.15

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

物性科学基礎研究所
所長表彰
生津 英夫
特別賞
横山 春喜
フォトニクス研究所所 廣木 正伸
長表彰
杉山 弘樹
実用化業績賞
熊倉 一英
渡邉 則之

特許出願施策への貢献

2005.3.15「サファイアテンプレート基板上の高品質 GaN/AlGaN HEMT 系エピ 2005.3.16
成長技術の開発」- 56 -

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報道一覧
発表月日

新聞名
｢見出し｣

Ⅰ. 共通
4 月 26 日

中国新聞
量子コンピューター 通信革命起こす処理力

4 月 28 日

讀賣新聞大学と企業のかけ橋に

5月3日

The Japan TIMESJapan leading quest for first quantum computer

7 月 15 日

中央日報
交大興日 NTT 人才研究交流

7 月 15 日

台湾英文新聞Student exchange

7 月 15 日

自由時報
交通大學

7 月 15 日

英文中国郵報National Chiao Tung varsity signs agreement with NTT

9 月 17 日

科学新聞
平成 17 年度 文部科学省科学研究費補助金分配分上位 300 機関

9 月 24 日

日本経済新聞
ナノテク実用化秒読み 「極微」夢の技術 新産業創出に期待

1 月 31 日

通信興業新聞NTT 物性研 量子研究成果を公開 超伝導の新技術に衆目

Ⅱ. 機能物質科学研究部
10 月 7 日

朝日新聞
NTT、英オックスフォード大と バイオナノで共同研究- 57 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

10 月 7 日

讀賣新聞NTT 欧州共同でナノ・バイオ研究 オックスフォード大と10 月 7 日

日本経済新聞NTT 欧州法人ナノテクを研究 オックスフォード大と

1 月 24 日

日経産業新聞窒化アルミニウム電界放出を確認

1 月 28 日

日経産業新聞青色レーザー 発光効率 2 倍 NTT 省電力・長寿命化に寄与

2月3日

日経産業新聞電子線で容易に切断 NTT LSI 向け配線技術

Ⅲ. 量子電子物性研究部
4 月 26 日

日経産業新聞NTT 1 個の記憶容量 5 倍 「単電子」の新型素子開発

5 月 27 日

日経産業新聞21 世紀の気鋭 半導体で量子計算機 常識の逆、集積しやすく

7 月 12 日

日経産業新聞4 探針のナのプローブ構築

7 月 12 日

日経産業新聞顕微鏡 フラッシュメモリーの微細技術開発

9月3日

科学新聞
NTT 電子の波で力を測る 半導体微小力検出素子作製

9月9日

日経産業新聞量子コンピューター 素子と伝送路接合 NEC･NTT など実現へ一歩

9月9日

日刊工業新聞磁束量子ビットと調和振動子間 固体デバイスで操作 NEC と NTT･蘭大

9 月 10 日

日経産業新聞量子コンピューター 要素技術を考案 NTT- 58 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

9 月 10 日

日刊工業新聞超電導電束量子ビット 多光子制御に成功 NTT と JST 量子計算機へ前進

9 月 24 日

科学新聞
量子コンピューター実現へ成果 NTT 超伝導磁束量子ビット マイクロ波
で多光子制御実現

9 月 29 日

讀賣新聞量子コンピューター実現のカギ "瞬間秒移"解明進む

12 月 27 日

日経産業新聞小型化・微細分野で成果 2004 年 技術トレンド調査

12 月 27 日

日本経済新聞技術トレンド本社調査

2月4日

日本経済新聞新型メモリー 電子１個で動作 NTT、記憶容量 5 倍に

2 月 21 日

日刊工業新聞第 1 回日本学術振興会賞 青木氏（筑波大教授）ら 25 人

3月4日

科学新聞
全分野の優れた若手研究者を表彰 第一回日本学術振興会賞受賞者

Ⅳ. 量子光物性研究部
7 月 21 日讀賣新聞
究極の「量子暗号」実用化

7 月 22 日

日経産業新聞創造性・効率性が両輪

10 月 22 日

日刊工業新聞「量子暗号通信」実用段階へ

1 月 31 日

日経産業新聞NTT 波形を精密制御 光通信、超高速化に威力- 59 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

報道（抜粋）（2004 年度）

Ⅰ. 機能物質科学研究部

朝日新聞 2004 年 10 月７日

日経産業新聞 2005 年２月４日

日経産業新聞 2005 年１月 24 日

- 60 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

Ⅱ. 量子電子物性研究部

日刊工業新聞 2004 年９月 10 日

日経産業新聞 2004 年５月 27 日

日本経済新聞 2005 年２月４日- 61 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

Ⅲ. 量子光物性研究部

日刊工業新聞 2004 年 10 月 22 日

日経産業新聞2004 年 7 月 22 日

- 62 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

来訪者による講演一覧 （2004 年度）
Ⅰ. 機能物質科学関連

講演日

講演者

5 月 17 日

西川 敦 氏

6月1日

6 月 11 日
6 月 18 日

7月6日

11 月 15 日

11 月 15 日
11 月 22 日

2 月 17 日

2 月 22 日

2 月 22 日

3 月 10 日

講演者所属｢講演タイトル｣

東京大学｢MBE 法による GaInNAs 量子ドットの作製と発光特性｣
Prof. I.S.T. Tsong
Arizona State University, USA「Nucleation and growth of epitaxial ZrB2(0001) on
Si(111) for III-nitride applications」
Dr. Jingyue Liu
Monsanto Company, USA｢Electron Microscopy of Atoms and Clusters｣
中村 淳 博士
電気通信大学｢外部静電場印加第一原理計算による超薄膜の誘電特性評価｣
Dr. Sonia A. Contera
University of Oxford, UK「 Pulling an alpha-helix peptide out of a lipid
bilayer with an AFM」
Prof. Daoben Zhu
Chinese Academy of Sciences, China「Recent Advance on Molecular Materials in
the Organic Solid Laboratory」
Prof. Wenping Hu
Chinese Academy of Sciences, China「Self Assembly Devices」
Prof. Esko I. Kauppinen Helsinki University of Techology, Finland「 Nanoparticle Technology Center for New
Materials (CNM)」
Prof. Clive Bramham
University of Bergen, Norway「 Molecular mechanisms of synaptic plasticity invivo: BDNF as a trigger for synaptic consolidation」
Prof. Mervyn Miles
University of Bristol, UK「 Real-time imaging of materials using fast scan
AFM」
Prof. Daniel Robert
University of Bristol, UK「 Mechano receptor involvement in nanoscalesensing capability of insect antennae」
Prof. Kenshi Hayashi
Kyushu University「 Multi-purpose electrochemical sensor detecting
molecular adsorption」- 63 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

Ⅱ. 量子電子物性関連

講演日

講演者

4月7日

Prof. T. Claeson

4 月 15 日

4 月 28 日
5 月 19 日
5 月 25 日
7 月 16 日
9月7日

9 月 10 日

9 月 14 日

9 月 16 日

10 月 6 日

10 月 6 日

講演者所属｢講演タイトル｣

Chalmers University of Technology, Sweden｢ Transport in single molecules: influence ofdistinctly different charged states of the
conjugate molecule and of the image charge in theelectrodes｣
Prof. Yosuke Kayanuma Osaka Prefecture University「 Nonadiabatic Electron Manipulation in a
Quantum-Dots Array and Some Related Topics」
Prof. Fujio Shimizu
University of Electro-Communications「How to pursue atomic quantum computer｣Prof. Kees Harmans
Delft University of Technology, Netherlands｢Quantum dynamics of persistent current Qubits｣
Dr. Gunther Lientschnig Delft University of Technology, Netherlands「Electrical Transport through Molecules」
Dr. Cary Y. Yang
Santa Clara University, USA「Carbon Nanotubes as On-chip Interconnects」
Dr. Evgeni Ilichev
Jena University, Germany「 Radio-frequency method for investigation ofquantum
properties
ofsuperconducting
structures」
Dr. P. V. Santos
Paul Drude Institute, Germany「Controlling photons,electrons, and spins in GaAs
using acoustic waves」
Prof. R. A. Hogg
University of Sheffield, UK「 Low Threshold 1.31um QD laser Diodes on
GaAs」
小坂 英男 助教授
東北大学
「光子偏光キュービットから電子スピンキュービット
への量子メディア変換実現への挑戦」
佐々木 進 助教授
新潟大学
「核磁気共鳴の新しい展開---半導体中核スピンのコヒーレンス」
Prof. Ruldof Gross
Bavarian Academy of Sciences, Germany「Research activity in Solid state based quantum
information, within the Cooperative Research- 64 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

10 月 14 日

11 月 2 日

11 月 18 日

11 月 19 日

12 月 1 日

12 月 2 日

12 月 3 日

12 月 16 日
12 月 16 日
12 月 22 日
1 月 11 日

1 月 19 日

2 月 21 日
2 月 25 日
2 月 25 日

Center 6317」
Dr. Ch. vom Hagen
Universitat Heidelberg, Germany「Towards a Degenerate Fermi Gas on an Atom
Chip」
Prof. A.D. Zaikin
Universitat Karlsruhe, Germany「Interaction-induced low temperature decoherenceof electrons in disordered conductors: Theory andExperiment」
Prof. Eugene S. Polzik Copenhagen University, Denmark「Quantum memory for light: can complementary
variables be remembered?」Prof. Gerhald Abstreiter Walter Schottky Institute, Germany「Optoelectronic control of single charge, spin andphoton in semiconductor quantum dots and its
possible impact on future quantum information
technology」
Prof. V. Y Prinz
Russian Academy of Science, Russia「Precise semiconductor nanotubes,nanofibers andnanocorrugated quantum systems」
Prof. Pawel Hawrylak
National Research Council of Canada, Canada「Designing quantum systems for nano-spintronics,
nano-photonics
andquantum
information
processing」
Prof. A. J. Fisher
University College London, UK「Decoherence and quantum information processing
in condensed matter」
Prof. Miles.P.Blencowe Dartmouth College, USA「Mesoscopic Mechanics」
Prof. K. H. Ploog
Paul Drude Institute, Germany「Nitrides seem to be good for everything」
Dr. Vladimir Bubanja
Industrial Research, New Zeeland「Single Electron Metrology」
Dr. Pablo Jarillo-Herrero Delft University of Technology, Netherlands「 Orbital spectroscopy and Kondo effects incarbonnanotubes」
Prof. Jung-Bum Choi
Chungbuk National University, Korea「Single-Electronics: Beyond the Roadmap CMOS
toward Quantum Computation」
Dr. Alexander Khaetskii Russian Academy of Science, Russia「Spin currents. Myth and reality.」
佐藤 徹哉 教授
慶応義塾大学「多面体ナノ粒子の表面に発現する磁気特性」
Vittorio Peano
Dusseldorf University, Germany- 65 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

Michael Thorwart

3 月 15 日
3 月 18 日

3 月 22 日「One-Dimensional Ultracold Atom Gases in a
Nanoscale Magnetic Waveguide formed by two
Doubly-Clamped Suspended Carbon NanoTubes」
Prof. Bernhard Kramer Universtitaet Hamburg, Germany「Spin blockade in quantum dots」
Prof. Jörg Schmiedmayer Universität Heidelberg, Germany「Micro-manipulation of ultra cold atoms on Atom
Chips」Mr. Anton ÖttlETH Zürich, Switzerland「 Observation of Single Atoms in Degenerate
Quantum Gases」

Ⅲ. 量子光物性関連

講演日

講演者

講演者所属
｢講演タイトル｣4 月 16 日

枝川 圭一 助教授

7月7日

Dr. Xuedong Hu

8 月 19 日

Mr. Aaron Danner

9 月 22 日

Prof. S. G. Tikhodeev

東京大学「準結晶の現状と展望」
SUNY Buffalo, USA「 Dynamical Nuclear Spin Polarization in a
Semiconductor Double Quantum Dots」
The University of Illinois, USA「Photonic Crystal VCSEL (Vertical Cavity Surface
Emitting Laser)」
General Physics Institute, Russia「Waveguide-plasmon polaritons in photonic crystal
slabs with metal nanowires」
TU Berlin, Germany「Semiconductor Nano Optics ： Perspective fromthe Theory of Light-Matter Interactions on
Ultrashort Time and Length Scales」
TU Berlin, Germany「 Ultrafast Optics of Multiple-Quantum-Well
Photonic Crystals」
Ben-Gurion University, Israel「Fano effect of a strongly interacting quantum dot
in contact with superconductor」
University of Oxford, UK「The Photon and the Vacuum Cleaner」

11 月 11 日 Prof. A. Knorr

11 月 17 日

Prof. A. Knorr

1月7日

Prof. Yshai Avishai

3 月 11 日

Prof. Ian Walmsley- 66 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

学術論文掲載数、国際会議発表件数および出願特許数 (2004 年)
2004 年に国内外の月術論文誌(英文)に掲載された学術論文の件数は、物性科学基礎
研究所全体で 227 件、国際会議の発表件数は 196 件です。また出願特許数は 64 件になります。以下に分野別の件数を示します。

国際会議発表件数 (2004.1 - 2004.12)
機能物質科学

量子電子物性

量子光物性
0

20

40

60

80

100

120

100

120

40

50

発表件数(件)

学術論文掲載数 (2004.1 - 2004.12)
機能物質科学

量子電子物性

量子光物性
0

20

40

60

80

掲載件数(件)

特許出願件数 (2004.1 - 2004.12)

機能物質科学
量子電子物性
量子光物性
0

10

20

30

出願件数(件)
国内- 67 -

国外

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

学術論文の主な掲載先と掲載件数は以下の通りです。.
一般科学雑誌
雑誌名
Nature
学術論文誌
雑誌名
Physica E
Japanese Journal of Applied Physics
Physical Review B
Applied Physics Letters
Physica C
Physical Review Letters
Applied Surface Science
Nano Letters
Advanced Materials
Analytical Chemistry
Biophysical Journal(IF2003)*(30.979)

件数
1(IF2003)*(0.93)(1.171)(2.962)(4.049)(1.192)(7.035)(1.284)(6.144)(7.305)(5.25)(4.463)

件数
34
32
24
23
13
12
7
2
1
1
1

*IF2003: インパクトファクター 2003 （出展, Journal Citation Reports, 2003）

研究所全体では、一論文あたりの平均インパクトファクターは 2.42 です。
国際会議の主な発表先と発表件数は以下の通りです。
国際会議名.
C f
27th International Conference on the Physics of Semiconductors(ICPS27)
International Symposium on Mesoscopic Superconductivity andSpintronics 2004
International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
Annual APS March Meeting 2004
MRS Meeting 2004
CLEO/QELS 2004
14th International Conference on Ultrafast Phenomena
17th International Symposium on Superconductivity (ISS2004)
2004 International Workshop on Dielectric Thin Films for Future ULSI
DevicesInternational Workshop on Nitride Semiconductors- 68 -

件数
17
12
11
7
7
4
4
4
4
4

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

国際会議招待講演一覧 (2004)

I. 機能物質科学関連(1) N. Kobayashi, K. Kumakura, T. Makimoto, T. Hashizume, T. Fukui, and H. Hasegawa,“Characterization of Heterojunction in High Current Gain GaN/InGaN Heterojunction Bipolar
Transistors”, 31st Conference on The Physics and Chemistry of Semiconductor Interfaces(PCSI-31), Hawaii, USA (Jan. 2004).
(2) T. Nishida, T. Ban, H. Saito, N. Kobayashi and T. Makimoto, “High power extraction of 340 to
350-nm UV-LEDs”, Photonics West, San Jose, USA (Jan. 2004).
(2) K. Furukawa, “Single polymer science based on semiconducting polymer”, International
Workshop “Beam Science and Nanotechnology”, Osaka, Japan (Jan. 2004).
(4) Y. Homma, Y. Kobayashi, J. Lefebvre, and P. Finnie, “Suspended Carbon Nanotube
Architectures: Growth Control and Optical Properties”, International Symposium on theCreation of Novel Nanomaterials (ISCNN'04)”, Toyonaka, Japan (Jan. 2004)(5) E. Kohn, A. Aleksov, M. Kubovic, A. Denisenko, and M. Kasu, “Diamond electronic devices opportunities and obstacles”, 9th International Conference on New Diamond Science andTechnology, Tokyo, Japan (Mar. 2004).
(6) Y. Homma, “Standardization of SIMS depth profiling in ultra-shallow region”, 1st International
Symposium on Standard Materials and Metrology for Nanotecnology (SMAM-1), Tokyo, Japan(Mar. 2004)(7) K. Torimitsu, “Nano-bio science: from molecule to nano-bio device”, Chinese Chemical Society& 24th CCS Congress, Hunan, China (Apr. 2004).
(8) K. Torimitsu, N. Kasai and Y. Furukawa, “Effect of magnesium on neural ativities in cultured
rat cortical and hippocampal neurons”, 8th European Magnesium Conf., Romania, Italy (May,2004).
(9) C. Han and K. Torimitsu, “Neuronal cell death and sprouting of mossy fibers are induced bykanic acid exposure in rat hippocampal slice cultures”, The 3ed International Symposium on
Neuroscience of Young Scholars”, Guangzhou, China (Jun. 2004).
- 69 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

(10) Y. Homma, “Towards standardization of ultra-shallow depth profiling: Multiple delta layers
as a measure of depth scale”, 16th International Vacuum Congress, Venice, Italy (Jun. 2004)(11) K. Torimitsu, “Bioinfomatics”, The 19th UK-Japan High Technology Industry Forum, Bristol,
UK (Jul. 2004).
(12) K. Torimitsu, Y. Furukawa, H. Nakashima, K. Furukawa, Y. Kashimura and W. Hu, “NanoBio
Science - Neural functions and molecules”, ICCE-11, Hilton Head Island, USA (Aug. 2004).
(13) T. Makimoto and K. Kumakura, “Recent Development of Nitride Heterojunction Bipolar
Transistors”, 2004 ECS Joint Meeting in Hawaii, Honolulu, USA (Oct. 2004).
(14) Y. Watanabe, S. Suzuki, Y. Homma, S. Heun, and A. Locatelli, “SPELEEM observation ofindividual single-walled carbon nanotubes”, 3rd Int. Workshop on Nanoscale Spectrosc.
Nanotech., Maryland, USA (Dec. 2004).

II. 量子電子物性関連(1) T. Fujisawa “Coherent control of carrier dynamics in coupled quantum dots”, 31st Conf. Phys.
Chem. Semicond. Interface (PCSI-31), Kailua-Kona, USA (Jan. 2004).
(2) T. Fujisawa “Dynamics of single-electron charge in quantum dots”, 20th Yokohama City
University International Forum (YCUIF-20), Yokohama, Japan (Jan. 2004).
(3) T. Hayashi, T. Fujisawa, and Y. Hirayama, “Coherent charge oscillation and decoherence in asemiconductor double quantum dots”, Rencontres de Moriond, La Thuile, Italy (Jan. 2004).
(4) H. Takayanagi, “Superconducting Flux Qubit as a Macroscopic Artificial Atom”, 39th Recontres
de Moriond, LaThuile, Italy (Jan. 2004).
(5) Y. Tokura, “Spin-Effects in a Transport Through a Point Contact”, Int. Workshop on Spin-FET
based Quantum Information Processing, Tsukuba, Japan (Feb. 2004).
(6) K. Inoue, “Nonlinear amplifiers and fiber processing devices,” Conference on Optical Fiber
Communications (OFC2004), Los Angles, USA (Feb. 2004).
(7) H. Tamura, “Tunable exchange interaction and Kondo screening in quantum dot devices”, The- 70 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

2nd Quantum Transport Nano-Hana International Workshop, Chiba, Japan (Mar. 2004)(8) H. Takayanagi, “Quantum Information Processing at NTT BRL”, International Symposium on
Quantum Info-Communications and Related Quantum Nanodevices, Tokyo, Japan (Mar. 2004).
(9) H. Takayanagi, “Superconducting Flux Qubit”, Quantum Technologies 2004, Vancouver,
Canada (Mar. 2004).
(10) T. Fujisawa “Dynamics of single-electron charge in quantum dots”, Material Research Society(MRS) Meeting, San Fransisco, USA (Apr. 2004).
(11) K. Semba, “Superconducting qubits:Experimental forefront and challenges”, International
conference : Are the DiVincenzo Criteria fulfilled 2004 ?, Osaka, Japan (May. 2004).
(12) J. Nitta, “Spin-related transport in semiconductors and semiconductor/ferromagnet hybrid
structures” International Conference on “Nanospintronics Design and Realization” ICNDR,
Kyoto, Japan, (May 2004)(13) T. Fujisawa, “Dynamics of Single Electron Charge in a Double Quantum Dot”, Quantum Dots
Conference (QD2004), Alberta, Canada (May, 2004).
(14) T. Fujisawa “Dynamics of single-electron charge and spin in semiconductor quantum dots”,
Quantum Computation:Are the DiVincenzo criteria fulfilled in 2004?, Osaka (May 2004).
(15) Y. Hirayama, “Coupled-quantum-dot charge qubit”, Spin and Qubit, Niels Bohr Institute,
Copenhagen, Denmark (May, 2004).
(16) Y. Hirayama, T. Hayashi, T. Fujisawa, “Semiconductor charge qubit”, ITAMP workshop on
Mesoscopic Physics, Quantum Optics, and Quantum Information, Boston, USA (May, 2004).
(17) H. Inokawa, Y. Ono, A. Fujiwara, K. Nishiguchi, and Y. Takahashi, “Single-Electron Devices
fabricated by MOS Processes,” European Materials Research Society (E-MRS) Spring Meeting,Strasbourg, France (May, 2004).
(18) H. Takayanagi, “Research Acitivities of Quantum Information Technology at NTT BRL”, Spin
Qubit Symposium, Copenhagen, Denmark (May 2004)(19) T. Fujisawa “Dynamics of single-electron charge and spin in semiconductor quantum dots”,
International workshop on Macroscopic Quantum Coherence and Computing (MQC2), Napoli,- 71 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

Italy (Jun. 2004).
(20) S. Horiguchi, A. Fujiwara, H.Inokawa and Y. Takahashi, “Electronic States in Si
Single-Electron Transistors,” IEEE Si Nanoelectronics Workshop, Honolulu, USA (Jun. 2004).
(21) Y. Takahashi, Y. Ono, A. Fujiwara, K. Nishiguchi, and H. Inokawa, “Fabrication andApplication of Silicon Single-Electron Devices,” Ultimate Lithography and Nanodevice
Engineering Conference, Agelonde, France, (Jun. 2004).
(22) H. Takayanagi, “Superconducting Flux Qubit”, Foundation of Probability and Physics-3, Växjӧ,
Sweden (June 2004)(23) M. Yamashita, “Magnetic properties of trapped spin-one bosons in an optical lattice”,
International Laser Physics Workshop (LPHYS'04), Trieste Italy (Jul. 2004).
(24) T. Fujisawa, “Single electron charge qubit in a semiconductor double quantum dot”, Control ofquantum coherence, BadHonnef, Germany(Jul. 2004).
(25) Y. Hirayama, “Manipulation of nuclear spin polarization and relaxation by two-dimensional
electron systems”, International Conference on Superlattices, Nano-structures and Nano-devices(icsnn04), Cancun, Mexico (Jul. 2004).
(26) H. Yamaguchi, S. Miyashita, Y. Tokura, and Y. Hirayama “InAs-based MicromechanicalTwo-dimensional Electron Gas Systems”, 27th International Conference on the Physics of
Semiconductors (ICPS27), Flagstaff, USA (July. 2004).
(27) M. Uematsu, “Unified simulation of diffusion in silicon and silicon dioxide,” 6th international
conference on diffusion in materials (DIMAT), Krakow, Poland (Jul. 2004).
(28) J. Nitta, “Spin-controlled transport in semiconductor nano-structures” Taiwan International
Conference on Superconductivity and Low Temperature Physics, Penghu, Taiwan (Jul. 2004)(29) H. Yamaguchi, “Quantum Micro/Nanomechanical Systems”, JAIST International Symposium
on Nano Technology 2004 (NT2004), Ishikawa, Japan (Sept. 2004).
(30) J. Nitta, “Challenges of Spintronics; from basics to nanoscale devices”, Ramp Sessions
Panelist, International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2004), Tokyo,
Japan (Sep. 2004)(31) J. Nitta, “Spin controlled transport in semiconductor nano-structures and- 72 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

semiconductor/ferromagnet hybrid structures”, The 7th Oxford-Kobe Materials Seminar;
Spintronics Materials and Technology, Kobe Institute, Kobe (Sep. 2004)(32) T. Fujisawa, “Quantum information devices based on semiconductor quantum dots”, Solid
State Devices and Materials, Tokyo, Japan (2004).
(33) T. Fujisawa, “Dynamics of single-electron charge and spin in semiconductor quantum dots”,
ERATO Imai Quantum Information Science (EQIS) Workshop, Tokyo, Japan (Sep. 2004)(34) Y. Hirayama, “Experimental Implementation of Semiconductor Qubit”, Isaac Newton Institute,Cambridge, UK (Sep. 2004).
(35) H. Yamaguchi, S. Miyashita, and Y. Hirayama, “Force/Displacement Detection using Quantum
Effects in InAs/Al0.5Ga0.5Sb Two-dimensional Electron Systems”, 2004 International
Symposium on Compound Semiconductors (ISCS2004), Soul, Korea (Sept. 2004).
(36) H. Takayanagi, “Solid State Qubits”, Solid State Based Quantum Information Processing,
Herrsching, Germany (Sep. 2004)(37) F. Shimizu “New Quantum Mechanical Applications of Atoms”, The 9th Asia Pacific Physics
Conference (9th APPC), Hanoi, Vietnam (Oct. 2004).
(38) Y. Hirayama, “Manipulation of Nuclear Spins in GaAs Based Hetero- and Nanostructures”,
Frontiers in Nanoscale Science and Technology, Boston, USA (Oct. 2004).
(39) T. Fujisawa, “Dynamics of single-electron charge and spin in semiconductor quantum dots”,
Tera-level Nano-Devices (TND) Workshop, Seoul, Korea (Oct. 8, 2004).
(40) Y. Takahashi, Y. Ono, A. Fujiwara, and H. Inokawa, “Silicon Single-Electron Devices andTheir Applications,” The 7th International Conference on Solid-State and Integrated-Circuit
Technology (ICSICT), Beijing, China (Oct. 2004).
(41) Y. Takahashi, Y. Ono, A. Fujiwara, K. Nishiguchi, and H. Inokawa, “Application of SiliconSingle-Electron Devices,” First Annual Meeting on the Fusion of Biotechnology,
Nanotechnology and Semiconductor Technology (FBNS), Kyoto, Japan (Oct. 2004).
(42) H. Takayanagi, “Readout of Superconducting Flux Qubits”, The 4th Taiwan-Japan
Microelectronics International Symposium -Nano, MEMS/NEMS, and Display Technologies-,
Hsinchu, Taiwan (Oct. 2004)- 73 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)(43) H. Takayanagi,”RKKY Interaction on Quantum Dot Array”,
Nanoscale Physics, Argonne, USA (Nov. 2004)

Argonne Fall Workshop on the(44) H. Takayanagi, “Readout of Flux Qubit”, Processing of Quantum Information in RSFQ
Circuits and Qubits”, Bad Honnef, Germany (Nov. 2004)(45) K. Semba “Coherent control of superconducting flux qubits”, 17th International Symposiumon Superconductivity (ISS2004), Niigata, Japan (Nov. 2004).
(46) T. Fujisawa, “Dynamics of single-electron charge and spin in semiconductor quantum dots”,
The 1st Asia-Pacific Conference on QIS, Tainan, Taiwan (Dec., 2004).
(47) Y. Takahashi, Y. Ono, A. Fujiwara, K. Nishiguchi, and H. Inokawa, “Single-Electron Device
applications using their special functionalities,” The 6th International Conference on
Nano-molecular Electronics (ICNME-2004), Kobe, Japan (Dec. 2004).
(48) K. Semba “Coherent control of superconducting flux qubit”, Joint Workshop on
Superconductivity The Second CREST-NANOFAB Workshop NFS2004 The XII-th Vortex
Physics Workshop of Japan (VPJ12) Osaka, Japan (Dec. 2004).

III. 量子光物性関連(1) H. Nakano, K. Oguri, and T. Nishikawa, “Temporal characterization of femtosecond soft x-ray
pulse using optical field-induced ionization dynamics in noble gas,” The Fourth Asian Pacific
Laser Symposium (APLS 2004), Yongpyong, Korea (Mar. 2004).
(2) M. Notomi, H. Suzuki, T. Tamamura, K. Edagawa, “Penrose-lattice laser: lasing action due toquasi-periodicity”, International Workshop on Photonic Electromagnetic Structures (PECS-V),
Kyoto, Japan (Mar. 2004).
(3) M. Notomi, A. Shinya, E. Kuramochi, S. Mitsugi, H-Y. Ryu, S. Hughes, G-H. Kim, T. Tanabe,“Multi-Port PBG Components in SOI Photonic Crystal Slabs”, OSA Topical Meeting ofIntegrated Photonic Research (IPR 2004), San Francisco, USA (Jun. 2004).
(4) M. Notomi, “PBG Waveguides and Related Devices in SOI Photonic Crystal Slabs”, OECC
Workshop for Micro/Nano Waveguides and Devices, Yokohama, Japan (Jul. 2004).

- 74 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

(5) M. Notomi, A. Shinya, E. Kuramochi, S. Mitsugi, H-Y. Ryu, S. Hughes, G-H. Kim, T. Tanabe,“Light Propagation Control in Photonic Crystals: Dispersion and Confinement”, OSA Topical
Meeting of Ultrafast Phenomena (UP2004), Niigata, Japan (Jul. 2004).
(6) S Hughes, “Optical Scattering and Single-Quantum-Dot Strong Coupling in Semiconductor
Photonic Crystal Slabs,”
Colorado Meeting on Fundamental Optical Processes in
Semiconductors (FOPS), Colorado, USA (Aug. 2004).
(7) M. Notomi, A. Shinya, E. Kuramochi, S. Mitsugi, H-Y. Ryu, G-H. Kim, T. Tanabe, “Slow-light
Waveguides and High-Q Nano-resonators in Photonic Crystals”, Frontiers in Optics, OSA
Annual Meeting (FiO 2004), Rochester, USA (Oct. 2004).
(8) M. Notomi, A. Shinya, E. Kuramochi, S. Mitsugi, H-Y. Ryu, S. Hughes, G-H. Kim, T. Tanabe,“PBG Resonators and Waveguides in SOI Photonic Crystals”, International Conference on
Solid-State Devices and Materials (SSDM 2004), Tokyo, Japan (Sep. 2004).
(9) H. Nakano, K. Oguri, and T. Nishikawa, “Bright ultrafast EUV sources for time-resolved
absorption measurements,” The 17th Annual Meeting of the IEEE Lasers & Electro-Optics
Society (LEOS 2004), Rio Grande, Puerto Rico (Nov. 2004).
(10) A. Yokoo, “Photonic crystal with organic functional material”, The 4th International
mini-Symposium on Advanced Organics Photonics (ISAOP-4), Osaka, Japan (Nov. 2004).

- 75 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

英文論文一覧

機能物質科学研究部
薄膜材料研究グループ
1.

T. Akasaka, H. Gotoh, T. Saito, and T. Makimoto, "High luminescent efficiency of
InGaN multiple quantum wells grown on InGaN underlying layers," Appl. Phys. Lett.
85 (15), 3089-3091 (2004).

2.

T. Akasaka, T. Nishida, T. Makimoto, and N. Kobayashi, "An InGaN-based
horizontal-cavity surface-emitting laser diode," Appl. Phys. Lett. 84 (20), 4104-4106(2004).

3.

A. Aleksov, M. Kubovic, M. Kasu, P. Schmid, D. Grobe, S. Ertl, M. Schreck, B.
Stritzker, and E. Kohn, "Diamond-based electronics for RF applications," Diam. Relat.
Mat. 13 (2), 233-240 (2004).

4.

B. Chesca, K. Ehrhardt, M. Mossle, R. Straub, D. Koelle, R. Kleiner, and A. Tsukada,"Phase-sensitive evidence for a predominant d-wave pairing symmetry in the electron
doped superconductor La2-xCexCuO4-y," Physica C 408-10, 321-323 (2004).

5.

T. Fujii, I. Terasaki, and A. Matsuda, "Thermopower anisotropy of lightly-doped andoptimally-doped Bi2Sr2-xLaxCaCu2O8+delta single crystals," Physica C 408-10,
674-676 (2004).

6.

T. Hashizume, S. Anantathanasarn, N. Negoro, E. Sano, H. Hasegawa, K. Kumakura,and T. Makimoto, "Al2O3 insulated-gate structure for AlGaN/GaN heterostructure
field effect transistors having thin AlGaN barrier layers," Jpn. J. Appl. Phys. Part 2 Lett. Express Lett. 43 (6B), L777-L779 (2004).

7.

M. Hiroki, K. Kumakura, T. Makimoto, N. Kobayashi, and T. Kobayashi,"Fabrication of GaN/Alumina/GaN structure to reduce dislocations in GaN," Jpn. J.
Appl. Phys. Part 1 - Regul. Pap. Short Notes Rev. Pap. 43 (4B), 1930-1933 (2004).

8.

S. Karimoto and M. Naito, "Electron-doped infinite-layer thin films with T-C over 40
K grown on DyScO3 substrates," Appl. Phys. Lett. 84 (12), 2136-2138 (2004).

9.

S. Karimoto and M. Naito, "Electron-doped infinite-layer thin films with
T-C(zero)=41 K grown on DyScO3 substrate," Physica C 412-14, 1349-1353 (2004).

10.

M. Kasu, M. Kubovic, A. Aleksov, N. Teofilov, R. Sauer, E. Kohn, and T. Makimoto,"Properties of (111) diamond homoepitaxial layer and its application to field-effecttransistor," Jpn. J. Appl. Phys. Part 2 - Lett. Express Lett. 43 (7B), L975-L977 (2004).

11.

M. Kasu, M. Kubovic, A. Aleksov, N. Teofilov, Y. Taniyasu, R. Sauer, E. Kohn, T.
Makimoto, and N. Kobayashi, "Influence of epitaxy on the surface conduction of
diamond film," Diam. Relat. Mat. 13 (2), 226-232 (2004).
- 76 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

12.

A. Kubovic, A. Denisenko, W. Ebert, M. Kasu, I. Kallfass, and E. Kohn, "Electronic
surface barrier characteristics of H-terminated and surface conductive diamond,"
Diam. Relat. Mat. 13 (4-8), 755-760 (2004).

13.

M. Kubovic, M. Kasu, I. Kallfass, M. Neuburger, A. Aleksov, G. Koley, M. G.
Spencer, and E. Kohn, "Microwave performance evaluation of diamond surface
channel FETs," Diam. Relat. Mat. 13 (4-8), 802-807 (2004).

14.

J. Kurian and M. Naito, "Growth of epitaxial CeO2 thin films on r-cut sapphire bymolecular beam epitaxy," Physica C 402 (1-2), 31-37 (2004).

15.

J. Kurian and M. Naito, "Low microwave surface resistance in NdBa2Cu3O7-delta
films grown by molecular beam epitaxy," Jpn. J. Appl. Phys. Part 2 - Lett. Express
Lett. 43 (11B), L1502-L1505 (2004).

16.

J. Kurian, M. Naito, H. Sato, and K. Cho, "Large area RE-123 thin films for
microwave applications grown by molecular beam epitaxy," Physica C 412-14,
1513-1518 (2004).

17.

T. Makimoto, K. Kumakura, and N. Kobayashi, "Extrinsic base regrowth of p-InGaN
for Npn-type GaN/InGaN heterojunction bipolar transistors," Jpn. J. Appl. Phys. Part
1 - Regul. Pap. Short Notes Rev. Pap. 43 (4B), 1922-1924 (2004).

18.

T. Makimoto, Y. Yamauchi, and K. Kumakura, "High-power characteristics of
GaN/InGaN double heterojunction bipolar transistors," Appl. Phys. Lett. 84 (11),1964-1966 (2004).

19.

H. Matsui, T. Sato, T. Takahashi, S. C. Wang, H. B. Yang, H. Ding, T. Fujii, T.
Watanabe, and A. Matsuda, "Spectral evidence for Bogoliubov quasiparticle intriple-layered high-T-c superconductor Bi2Sr2Ca2Cu3O10," Physica C 408-10,
814-815 (2004).

20.

T. Matsuoka, H. Okamoto, H. Takahata, T. Mitate, S. Mizuno, Y. Uchiyama, and T.
Makimoto, "MOVPE growth and photoluminescence of wurtzite InN," J. Cryst.
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21.

M. Naito and K. Ueda, "MgB2 thin films for superconducting electronics," Supercond.
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22.

T. Nishida, T. Makimoto, H. Saito, and T. Ban, "AlGaN-based ultraviolet
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23.

K. Onomitsu, T. Okabe, T. Makimoto, H. Saito, M. Ramsteiner, H. J. Zhu, A.
Kawaharazuka, K. Ploog, and Y. Horikoshi, "Magnetic and electric field effects ofphotoluminescence of excitons bound to nitrogen atom pairs in GaAs," Jpn. J. Appl.
Phys. Part 2 - Lett. Express Lett. 43 (6B), L756-L758 (2004).

24.

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25.

H. Sato, J. Kurian, and M. Naito, "Third-order intermodulation measurements of- 77 -

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microstrip bandpass filters based on high-temperature superconductors," IEEE Trans.
Microw. Theory Tech. 52 (12), 2658-2663 (2004).
26.

H. Sato, A. Tsukada, and M. Naito, "La-214 thin films under epitaxial strain," Physica
C 408-10, 848-852 (2004).

27.

T. Sato, H. Matsui, T. Takahashi, H. Ding, H. B. Yang, S. C. Wang, T. Fujii, T.
Watanabe, A. Matsuda, T. Terashima, and K. Kadowaki, "Fermi surface,superconducting gap, and many-body effects in Bi2Sr2Can-1CunO2n+4 (n=1-3),"
Physica C 408-10, 812-813 (2004).

28.

T. Sato, H. Matsui, K. Terashima, T. Takahashi, H. Ding, H. B. Yang, S. C. Wang, T.
Fujii, T. Watanabe, A. Matsuda, T. Terashima, and K. Kadowaki, "Magnetic
interaction in hole-doped high-T-c superconductors observed by angle-resolved
photoemission spectroscopy," Physica C 412-14, 51-58 (2004).

29.

Y. Taniyasu, M. Kasu, and T. Makimoto, "Electrical conduction properties of n-type
Si-doped AlN with high electron mobility (> 100 cm(2) V-1 s(-1))," Appl. Phys. Lett.
85 (20), 4672-4674 (2004).

30.

Y. Taniyasu, M. Kasu, and T. Makimoto, "Field emission properties of heavily
Si-doped AlN in triode-type display structure," Appl. Phys. Lett. 84 (12), 2115-2117(2004).

31.

K. Tsubaki, N. Maeda, T. Saitoh, and N. Kobayashi, "Hall resistance hysteresis in
AlGaN/GaN 2DEG," Physica E 21 (2-4), 676-678 (2004).

32.

K. Ueda and M. Naito, "Tunnel junctions on as-grown MgB2 films," Physica C
408-10, 134-135 (2004).

33.

C. X. Wang, N. Maeda, K. Tsubaki, N. Kobayashi, and T. Makimoto, "Electrontransport properties in lightly Si-doped InGaN films grown by metalorganic vapor
phase epitaxy," Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 - Regul. Pap. Short Notes Rev. Pap. 43 (6A),
3356-3359 (2004).

34.

C. X. Wang, K. Tsubaki, N. Kobayashi, T. Makimoto, and N. Maeda, "Electrontransport properties in AlGaN/InGaN/GaN double heterostructures grown bymetalorganic vapor phase epitaxy," Appl. Phys. Lett. 84 (13), 2313-2315 (2004).

35.

H. Yamamoto, K. Aoki, A. Tsukada, and M. Naito, "Growth of Ba1-xKxBiO3 thinfilms by molecular beam epitaxy," Physica C 412-14, 192-195 (2004).

36.

H. Yamamoto, M. Naito, A. Tsukada, and S. Suzuki, "In situ angle-resolved
photoemission study of MBE-grown (La,Ce)(2)CuO4 thin films," Physica C 412-14,
134-138 (2004).

低次元構造研究グループ
1.

K. Akiba, N. Yamamoto, V. Grillo, A. Genseki, and Y. Watanabe, "Anomalous
temperature and excitation power dependence of cathodoluminescence from InAs
quantum dots," Phys. Rev. B 70 (16), 165322 (2004).
- 78 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

2.

S. Bhunia, T. Kawamura, S. Fujikawa, H. Nakashima, K. Furukawa, K. Torimitsu,
and Y. Watanabe, "Vapor-liquid-solid growth of vertically aligned InP nanowires bymetalorganic vapor phase epitaxy," Thin Solid Films 464-65, 244-247 (2004).

3.

S. Bhunia, T. Kawamura, S. Fujikawa, K. Tokushima, and Y. Watanabe,"Free-standing and vertically aligned InP nanowires grown by metalorganic vapor
phase epitaxy," Physica E 21 (2-4), 583-587 (2004).

4.

S. Bhunia, T. Kawamura, S. Fujikawa, and Y. Watanabe, "Systematic investigation of
growth of InP nanowires by metalorganic vapor-phase epitaxy," Physica E 24 (1-2),
138-142 (2004).

5.

H. Hibino, Y. Homma, C. W. Hu, M. Uwaha, T. Ogino, and I. S. T. Tsong,"Structural and morphological changes on surfaces with multiple phases studied by
low-energy electron microscopy," Appl. Surf. Sci. 237 (1-4), 51-57 (2004).

6.

Y. Homma, S. Suzuki, Y. Kobayashi, M. Nagase, and D. Takagi, "Mechanism ofbright selective imaging of single-walled carbon nanotubes on insulators by scanningelectron microscopy," Appl. Phys. Lett. 84 (10), 1750-1752 (2004).

7.

Y. J. Jung, Y. Homma, R. Vajtai, Y. Kobayashi, T. Ogino, and P. M. Ajayan,"Straightening suspended single walled carbon nanotubes by ion irradiation," Nano
Lett. 4 (6), 1109-1113 (2004).

8.

Y. Kobayashi, H. Nakashima, D. Takagi, and Y. Homma, "CVD growth of
single-walled carbon nanotubes using size-controlled nanoparticle catalyst," Thin
Solid Films 464-65, 286-289 (2004).

9.

Y. Kobayashi, D. Takagi, Y. Ueno, and Y. Homma, "Characterization of carbon
nanotubes suspended between nanostructures using micro-Raman spectroscopy,"
Physica E 24 (1-2), 26-31 (2004).

10.

Y. Kobayashi, T. Yamashita, Y. Ueno, O. Niwa, Y. Homma, and T. Ogino,"Extremely intense Raman signals from single-walled carbon nanotubes suspended
between Si nanopillars," Chem. Phys. Lett. 386 (1-3), 153-157 (2004).

11.

J. Lefebvre, P. Finnie, and Y. Homma, "Temperature-dependent photoluminescencefrom single-walled carbon nanotubes," Phys. Rev. B 70 (4), 045419 (2004).

12.

J. Lefebvre, J. M. Fraser, P. Finnie, and Y. Homma, "Photoluminescence from anindividual single-walled carbon nanotube," Phys. Rev. B 69 (7), 075403 (2004).

13.

J. Lefebvre, J. M. Fraser, Y. Homma, and P. Finnie, "Photoluminescence fromsingle-walled carbon nanotubes: a comparison between suspended andmicelle-encapsulated nanotubes," Appl. Phys. A-Mater. Sci. Process. 78 (8),1107-1110 (2004).

14.

F. Lin, K. Sumitomo, Y. Homma, and T. Ogino, "STM observations of
three-dimensional Ge islands on Si(111) surfaces with different step orientations andstep-bunching conditions," Surf. Sci. 562 (1-3), 15-21 (2004).

15.

F. Maeda, E. Laffosse, Y. Watanabe, S. Suzuki, Y. Homma, M. Suzuki, T. Kitada, T.
- 79 -

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Ogiwara, A. Tanaka, M. Kimura, V. A. Mihai, H. Yoshikawa, and S. Fukushima,"Surface and interface reactions of catalysts for carbon nanotube growth on Si
substrates studied by soft X-ray photoelectron spectroscopy," Physica E 24 (1-2),
19-25 (2004).
16.

F. Maeda and Y. Watanabe, "Real-time analysis of a surface phase transition of
GaAs(001) by core-level photoelectron spectroscopy and photoelectron diffraction," J.
Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 137-40, 107-112 (2004).

17.

F. Maeda and Y. Watanabe, "Time-resolved core-level photoelectron spectroscopy
and reflection high-energy electron diffraction study of surface phase transition on
GaAs(001)," Appl. Surf. Sci. 237 (1-4), 224-229 (2004).

18.

T. Ogino, Y. Homma, K. Ishibashi, and H. Yamaguchi, "Proceedings of theInternational symposium on Functional Semiconductors Nanostructures 2003
FSNS2003 - Held in Atsugi, Kanagawa, Japan, 12-14 November 2003 - Preface,"
Physica E 24 (1-2), VII-VII (2004).

19.

H. Omi and Y. Homma, "Stiffness of step bunches on Si(111)," Jpn. J. Appl. Phys.
Part 2 - Lett. Express Lett. 43 (6B), L822-L824 (2004).

20.

H. Omi, Y. Homma, T. Ogino, S. Stoyanov, and V. Tonchev, "Design of atomic step
networks on Si(111) through strain distribution control," J. Appl. Phys. 95 (1),263-266 (2004).

21.

K. Prabhakaran, F. Meneau, T. Murashita, G. N. Greaves, G. Sankar, Y. Homma, and
T. Gino, "Reply to "comment on luminescent nanoring structures on silicon"," Adv.
Mater. 16 (17), 1495-1496 (2004).

22.

K. Sumitomo, F. Lin, Y. Homma, and T. Ogino, "Selective formation of Ge
nanostructures on Si(111) surface with patterned steps," Appl. Surf. Sci. 237 (1-4),
68-74 (2004).

23.

S. Suzuki, K. Kanzaki, Y. Homma, and S. Y. Fukuba, "Low-acceleration-voltage
electron irradiation damage in single-walled carbon nanotubes," Jpn. J. Appl. Phys.
Part 2 - Lett. Express Lett. 43 (8B), L1118-L1120 (2004).

24.

S. Suzuki, Y. Watanabe, Y. Homma, S. Fukuba, S. Heun, and A. Locatelli, "Workfunctions of individual single-walled carbon nanotubes," Appl. Phys. Lett. 85 (1),127-129 (2004).

25.

S. Suzuki, Y. Watanabe, T. Ogino, Y. Homma, D. Takagi, S. Heun, L. Gregoratti, A.
Barinov, and M. Kiskinova, "Observation of single-walled carbon nanotubes byphotoemission microscopy," Carbon 42 (3), 559-563 (2004).

26.

D. Takagi, Y. Homma, and Y. Kobayashi, "Selective growth of individual
single-walled carbon nanotubes suspended between pillar structures," Physica E 24(1-2), 1-5 (2004).

27.

F. Toujou, S. Yoshikawa, Y. Homma, A. Takano, H. Takenaka, M. Tomita, Z. Li, T.
Hasegawa, K. Sasakawa, M. Schuhmacher, A. Merkulov, H. K. Kim, D. W. Moon, T.
Hong, and J. Y. Won, "Evaluation of BN-delta-doped multilayer reference materials- 80 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

for shallow depth profiling in SIMS: round-robin test," Appl. Surf. Sci. 231-2,
649-652 (2004).
28.

Y. Watanabe, S. Bhunia, S. Fujikawa, T. Kawamura, H. Nakashima, K. Furukawa,
and K. Torimitsu, "Heteroepitaxial metalorganic vapor phase epitaxial growth of InP
nanowires on GaP(111)B," Thin Solid Films 464-65, 248-250 (2004).

29.

Y. Watanabe, H. Hibino, S. Bhunia, K. Tateno, and T. Sekiguchi, "Site-controlled InP
nanowires grown on patterned Si substrates," Physica E 24 (1-2), 133-137 (2004).

30.

Y. Watanabe, N. Yamamoto, S. Bhunia, T. Kawamura, and S. Fujikawa, "Structuraland optical properties of vertically aligned TnP nanowires grown by metal organic
vapor phase epitaxy," Physica E 23 (3-4), 305-308 (2004).

31.

Z. H. Zhang, K. Sumitomo, F. Lin, H. Omi, and T. Ogino, "Structure transition of
Ge/Si(113) surfaces during Ge epitaxial growth," Physica E 24 (1-2), 157-160 (2004).

32.

Z. H. Zhang, K. Sumitomo, H. Omi, T. Ogino, and X. Zhu, "Ge molecular beam
epitaxy on Si(113): surface structures, nanowires and nanodots," Surf. Interface Anal.
36 (2), 114-118 (2004).

分子生体機能研究グループ
1.

K. Ajito, C. X. Han, and K. Torimitsu, "Detection of glutamate in optically trapped
single nerve terminals by Raman spectroscopy," Anal. Chem. 76 (9), 2506-2510(2004).

2.

K. Furukawa, H. Nakashima, K. Ajito, Y. Kashimura, W. Hu, and K. Torimitsu,"Observation and manipulation of nanestructures formed by rigid rodlike polymers,"
Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 - Regul. Pap. Short Notes Rev. Pap. 43 (7B), 4521-4524(2004).

3.

W. P. Hu, M. Matsumura, K. Furukawa, and K. Torimitsu, "Oxygen plasma generated
copper/copper oxides nanoparticles," J. Phys. Chem. B 108 (35), 13116-13118(2004).

4.

W. P. Hu, H. Nakashima, K. Furukawa, Y. Kashimura, K. Ajito, C. Han, and K.
Torimitsu, "Carrier injection from gold electrodes into thioacetyl-end-functionalizedpoly(para-phenyleneethynylene)s," Phys. Rev. B 69 (16), 165207 (2004).

5.

W. P. Hu, H. Nakashima, K. Furukawa, Y. Kashimura, K. Ajito, and K. Torimitsu,"Self-assembled rigid conjugated polymer nanojunction and its nonlinear
current-voltage characteristics at room temperature," Appl. Phys. Lett. 85 (1),115-117 (2004).

6.

T. Ishimoto, H. Tokiwa, H. Teramae, and U. Nagashima, "Development of an abinitio MO-MD program based on fragment MO method - an attempt to analyze thefluctuation of protein," Chem. Phys. Lett. 387 (4-6), 460-465 (2004).

7.

M. Kobayashi, J. Buck, and L. R. Levin, "Conservation of functional domain structure
in bicarbonate-regulated "soluble" adenylyl cyclases in bacteria and eukaryotes," Dev.

- 81 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

Genes Evol. 214 (10), 503-509 (2004).
8.

K. Ohtawara and H. Teramae, "Study on optimization of molecular structure using
Hamiltonian algorithm," Chem. Phys. Lett. 390 (1-3), 84-88 (2004).

9.

I. Suzuki, Y. Sugio, H. Moriguchi, K. Takahashi, T. Kaneko, Y. Jimbo, and K.
Yasuda, "Pattern modification of a neuronal network for on-chip single-cell-based
electrophysiological measurement using photo-thermal etching of an agarosearchitecture with a multi-electrode array," Biophys. J. 86 (1), 271A-271A (2004).

10.

T. Yamazaki, Y. Murata, K. Komatsu, K. Furukawa, M. Morita, N. Maruyama, T.
Yamao, and S. Fujita, "Synthesis and electrolytic polymerization of theethylenedioxy-substituted terthiophene-fullerene dyad," Org. Lett. 6 (26), 4865-4868(2004).

量子電子物性研究部
ナノデバイス研究グループ
1.

T. Akiyama, H. Kageshima, and T. Ito, "First-principles analyses of O-2 moleculesaround ultrathin SiO2/Si(100) interface," Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 - Regul. Pap.
Short Notes Rev. Pap. 43 (11B), 7903-7908 (2004).

2.

K. Degawa, T. Aoki, T. Higuchi, H. Inokawa, and Y. Takahashi, "A
single-electron-transistor logic gate family for binary, multiple-valued andmixed-mode logic," IEICE Trans. Electron. E87C (11), 1827-1836 (2004).

3.

A. Fujiwara, N. M. Zimmerman, Y. Ono, and Y. Takahashi, "Current quantization
due to single-electron transfer in Si-wire charge-coupled devices," Appl. Phys. Lett.
84 (8), 1323-1325 (2004).

4.

S. Fukatsu, K. M. Itoh, M. Uematsu, H. Kageshima, Y. Takahashi, and K. Shiraish,"Effect of Si/SiO2 interface on silicon and boron diffusion in thermally grown SiO2,"
Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 - Regul. Pap. Short Notes Rev. Pap. 43 (11B), 7837-7842(2004).

5.

S. Horiguchi, A. Fujiwara, H. Inokawa, and Y. Takahashi, "Analysis of back-gate
voltage dependence of threshold voltage of thin silicon-on-insulator
metal-oxide-semiconductor field-effect transistor and its application to Si
single-electron transistor," Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 - Regul. Pap. Short Notes Rev.
Pap. 43 (4B), 2036-2040 (2004).

6.

H. Inokawa and Y. Takahashi, "Simultaneous-sweep method for evaluation of
single-electron transistors with barriers induced by gate electric field," Jpn. J. Appl.
Phys. Part 2 - Lett. Express Lett. 43 (8B), L1048-L1050 (2004).

7.

H. Inokawa, Y. Takahashi, K. Degawa, T. Aoki, and T. Higuchi, "A simulation
methodology for single-electron multiple-valued logics and its application to a latchedparallel counter," IEICE Trans. Electron. E87C (11), 1818-1826 (2004).

8.

H. Kageshima, M. Uematsu, K. Akagi, S. Tsuneyuki, T. Akiyama, and K. Shiraishi,- 82 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

"Theoretical study of excess Si emitted from Si-oxide/Si interfaces," Jpn. J. Appl.
Phys. Part 1 - Regul. Pap. Short Notes Rev. Pap. 43 (12), 8223-8226 (2004).
9.

S. J. Kim, Y. Ono, Y. Takahashi, and J. B. Choi, "Real-time observation of
single-electron movement through silicon single-electron transistor," Jpn. J. Appl.
Phys. Part 1 - Regul. Pap. Short Notes Rev. Pap. 43 (10), 6863-6867 (2004).

10.

S. M. Koo, A. Fujiwara, J. P. Han, E. M. Vogel, C. A. Richter, and J. E. Bonevich,"High inversion current in silicon nanowire field effect transistors," Nano Lett. 4 (11),2197-2201 (2004).

11.

K. Nishiguchi, H. Inokawa, Y. Ono, A. Fujiwara, and Y. Takahashi, "Automatic
control of oscillation phase of a single-electron transistor," IEEE Electron Device Lett.
25 (1), 31-33 (2004).

12.

K. Nishiguchi, H. Inokawa, Y. Ono, A. Fujiwara, and Y. Takahashi, "Multifunctional
Boolean logic using single-electron transistors," IEICE Trans. Electron. E87C (11),1809-1817 (2004).

13.

K. Nishiguchi, H. Inokawa, Y. Ono, A. Fujiwara, and Y. Takahashi, "Multilevel
memory using an electrically formed single-electron box," Appl. Phys. Lett. 85 (7),1277-1279 (2004).

14.

K. Nishiguchi, H. Inokawa, Y. Ono, A. Fujiwara, and Y. Takahashi, "Multilevel
memory using single-electron turnstile," Electron. Lett. 40 (4), 229-230 (2004).

15.

M. Uematsu, H. Kageshima, Y. Takahashi, S. Fukatsu, K. M. Itoh, and K. Shiraishi,"Correlated diffusion of silicon and boron in thermally grown SiO2," Appl. Phys. Lett.
85 (2), 221-223 (2004).

16.

M. Uematsu, H. Kageshima, Y. Takahashi, S. Fukatsu, K. M. Itoh, and K. Shiraishi,"Simulation of correlated diffusion of Si and B in thermally grown SiO2," J. Appl.
Phys. 96 (10), 5513-5519 (2004).

17.

M. Uematsu, H. Kageshima, Y. Takahashi, S. Fukatsu, K. M. Itoh, K. Shiraishi, and
U. Gosele, "Modeling of Si self-diffusion in SiO2: Effect of the Si/SiO2 interface
including time-dependent diffusivity," Appl. Phys. Lett. 84 (6), 876-878 (2004).

18.

N. M. Zimmerman, E. Hourdakis, Y. Ono, A. Fujiwara, and Y. Takahashi, "Error
mechanisms and rates in tunable-barrier single-electron turnstiles and charge-coupleddevices," J. Appl. Phys. 96 (9), 5254-5266 (2004).

ナノ加工研究グループ
1.

L. F. Houlet, H. Yamaguchi, S. Miyashita, and Y. Hirayama, "InAs/AlGaSb
piezoresistive cantilever for sub-angstrom scale displacement detection," Jpn. J. Appl.
Phys. Part 2 - Lett. 43 (3B), L424-L426 (2004).

2.

R. Koch, A. K. Das, H. Yamaguchi, C. Pampuch, and A. Ney, "Perpendicularmagnetic fields in cantilever beam magnetometry," J. Appl. Phys. 96 (5), 2773-2778(2004).

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NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

3.

R. Koch, C. Pampuch, H. Yamaguchi, A. K. Das, A. Ney, L. Daweritz, and K. H.
Ploog, "Magnetoelastic coupling of MnAs/GaAs(001) close to the phase transition,"
Phys. Rev. B 70 (9), 092406 (2004).

4.

M. Nagase and H. Namatsu, "A method for assembling nano-electromechanicaldevices on microcantilevers using focused ion beam technology," Jpn. J. Appl. Phys.
Part 1 - Regul. Pap. Short Notes Rev. Pap. 43 (7B), 4624-4628 (2004).

5.

K. Nakamatsu, K. Watanabe, K. Tone, T. Katase, W. Hattori, Y. Ochiai, T. Matsuo,
M. Sasago, H. Namatsu, M. Komuro, and S. Matsui, "Bilayer resist method forroom-temperature nanoimprint lithography," Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 - Regul. Pap.
Short Notes Rev. Pap. 43 (6B), 4050-4053 (2004).

6.

H. Namatsu, "The impact of supercritical fluoro-compounds on lithography use," Jpn.
J. Appl. Phys. Part 2 - Lett. Express Lett. 43 (4A), L456-L459 (2004).

7.

M. S. M. Saifullah, D. J. Kang, K. R. V. Subramanian, M. E. Welland, K. Yamazaki,
and K. Kurihara, "Electron beam nanolithography of beta-ketoester modified
aluminum tri-sec-butoxide," J. Sol-Gel Sci. Technol. 29 (1), 5-10 (2004).

8.

H. Yamaguchi, K. Kanisawa, S. Miyashita, and Y. Hirayama, "InAs/GaAs (111)A
heteroepitaxial systems," Physica E 23 (3-4), 285-292 (2004).

9.

H. Yamaguchi, S. Miyashita, and Y. Hirayama, "Mechanical and piezoresistive
properties of InAs/AlGaSb cantilevers," Appl. Surf. Sci. 237 (1-4), 649-653 (2004).

10.

H. Yamaguchi, S. Miyashita, and Y. Hirayama, "Piezoresistive cantilevers using
InAs-based 2D heterostructures," Physica E 24 (1-2), 70-73 (2004).

11.

H. Yamaguchi, S. Miyashita, and Y. Hirayama, "Quantum-mechanical displacement
sensing using InAs/AlGaSb micromechanical cantilevers," Physica E 21 (2-4),
1053-1056 (2004).

12.

H. Yamaguchi, Y. Tokura, S. Miyashia, and Y. Hirayama, "Quantum interference
effects in the magnetopiezoresistance of InAs/AlGaSb quasi-one-dimensional electron
systems," Phys. Rev. Lett. 93 (3), 036603 (2004).

13.

T. Yamaguchi and H. Namatsu, "Effect of developer molecular size on roughness of
dissolution front in electron-beam resist," J. Vac. Sci. Technol. B 22 (3), 1037-1043(2004).

14.

T. Yamaguchi and H. Namatsu, "Impact of developers on roughness of dissolution
front in electron-beam resists," J. Photopolym. Sci. Technol. 17 (4), 557-565 (2004).

15.

T. Yamaguchi, K. Yamazaki, and H. Namatsu, "Influence of molecular weight ofresist polymers on surface roughness and line-edge roughness," J. Vac. Sci. Technol.
B 22 (6), 2604-2610 (2004).

16.

K. Yamazaki and H. Namatsu, "5-nm-order electron-beam lithography for nanodevice
fabrication," Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 - Regul. Pap. Short Notes Rev. Pap. 43 (6B),
3767-3771 (2004).

- 84 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

17.

K. Yamazaki and H. Namatsu, "Two-axis-of-rotation drive system in electron-beamlithography apparatus for nanotechnology applications," Microelectron. Eng. 73-74,
85-89 (2004).

18.

K. Yamazaki, T. Yamaguchi, and H. Namatsu, "Three-dimensional nanofabrication
with 10-nm resolution," Jpn. J. Appl. Phys. Part 2 - Lett. Express Lett. 43 (8B),
L1111-L1113 (2004).

量子固体物性研究グループ
1.

D. G. Austing, S. Tarucha, K. Muraki, F. Ancilotto, M. Barranco, A. Emperador, R.
Mayol, and M. Pi, "Integer filling factor phases in vertical diatomic artificial
molecules," Physica E 22 (1-3), 502-505 (2004).

2.

T. Fujisawa, T. Hayashi, H. D. Cheong, Y. H. Jeong, and Y. Hirayama, "Rotation andphase-shift operations for a charge qubit in a double quantum dot," Physica E 21 (2-4),
1046-1052 (2004).

3.

T. Fujisawa, T. Hayashi, and Y. Hirayama, "Controlled decoherence of a charge qubit
in a double quantum dot," J. Vac. Sci. Technol. B 22 (4), 2035-2038 (2004).

4.

T. Fujisawa, T. Hayashi, Y. Hirayama, H. D. Cheong, and Y. H. Jeong, "Electron
counting of single-electron tunneling current," Appl. Phys. Lett. 84 (13), 2343-2345(2004).

5.

N. Goel, S. J. Chung, M. B. Santos, K. Suzuki, S. Miyashita, and Y. Hirayama,"Ballistic transport in InSb quantum wells at high temperature," Physica E 20 (3-4),
251-254 (2004).

6.

N. Goel, S. J. Chung, M. B. Santos, K. Suzuki, S. Miyashita, and Y. Hirayama,"Effect of temperature on ballistic transport in InSb quantum wells," Physica E 21(2-4), 761-764 (2004).

7.

K. Hashimoto, T. Saku, and Y. Hirayama, "Nuclear-spin-related resistanceenhancements observed over a wide range of magnetic fields," Phys. Rev. B 69 (15),153306 (2004).

8.

T. Hatano, M. Stopa, W. Izumida, T. Yamaguchi, T. Ota, and S. Tarucha,"Gate-voltage dependence of inter dot coupling and Aharanov-Bohm oscillation inlaterally coupled vertical double dot," Physica E 22 (1-3), 534-537 (2004).

9.

T. Hayashi, T. Fujisawa, H. D. Cheong, Y. H. Jeong, and Y. Hirayama, "Coherent
charge oscillation in a semiconductor double quantum dot," IEEE Trans. Nanotechnol.
3 (2), 300-303 (2004).

10.

T. Ito, K. Tsutsumida, K. Nakamura, Y. Kangawa, K. Shiraishi, A. Taguchi, and H.
Kageshima, "Systematic theoretical investigations of adsorption behavior on theGaAs(001)-c(4 x 4) surfaces," Appl. Surf. Sci. 237 (1-4), 194-199 (2004).

11.

S. W. Jung, T. Fujisawa, Y. Hirayama, and Y. H. Jeong, "Background charge
fluctuation in a GaAs quantum dot device," Appl. Phys. Lett. 85 (5), 768-770 (2004).

- 85 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

12.

T. Kodera, W. G. van der Wiel, K. Ona, S. Sasaki, T. Fujisawa, and S. Tarucha,"High-frequency manipulation of few-electron double quantum dots - toward spin
qubits," Physica E 22 (1-3), 518-521 (2004).

13.

N. Kumada, K. Tagashira, K. Iwata, A. Sawada, Z. F. Ezawa, K. Muraki, T. Saku, and
Y. Hirayama, "Effects of in-plane magnetic fields on spin transitions in bilayer
quantum Hall states," Physica E 22 (1-3), 36-39 (2004).

14.

N. Kumada, D. Terasawa, M. Morino, K. Tagashira, A. Sawada, Z. F. Ezawa, K.
Muraki, Y. Hirayama, and T. Saku, "Phase diagrams of v=2 and v=(2)/(3) quantum
Hall states in bilayer systems," Phys. Rev. B 69 (15), 155319 (2004).

15.

J. Lagoute, K. Kanisawa, and S. Folsch, "Manipulation and adsorption-site mappingof single pentacene molecules on Cu(111)," Phys. Rev. B 70 (24), 245415 (2004).

16.

K. Muraki, J. G. S. Lok, S. Kraus, W. Dietsche, K. von Klitzing, D. Schuh, M.
Bichler, and W. Wegscheider, "Coulomb drag as a probe of the nature ofcompressible states in a magnetic field," Phys. Rev. Lett. 92 (24), 246801 (2004).

17.

K. Ono and S. Tarucha, "Nuclear-spin-induced oscillatory current in spin-blockaded
quantum dots," Phys. Rev. Lett. 92 (25), 256803 (2004).

18.

K. Ono, K. Uchida, N. Miura, Y. Hirayama, K. Ohdaira, and Y. Shiraki, "Exciton
recombination process in GaAs/AlAs type-II heterostructures in pulsed high magnetic
fields and a uniaxial pressure," Physica E 21 (2-4), 698-702 (2004).

19.

K. Onomitsu, H. Fukui, T. Maeda, Y. Hirayama, and Y. Horikoshi, "Mn and Be
codoped GaAs for high hole concentration by low-temperature migration-enhanced
epitaxy," J. Vac. Sci. Technol. B 22 (4), 1746-1749 (2004).

20.

T. Ota, T. Hatano, K. Ono, S. Tarucha, H. Z. Song, Y. Nakata, T. Miyazawa, T.
Ohshima, and N. Yokoyama, "Single electron spectroscopy in a single pair of weakly
coupled self-assembled InAs quantum dots," Physica E 22 (1-3), 510-513 (2004).

21.

T. Ota, K. Ono, M. Stopa, T. Hatano, S. Tarucha, H. Z. Song, Y. Nakata, T.
Miyazawa, T. Ohshima, and N. Yokoyama, "Single-dot spectroscopy via elastic
single-electron tunneling through a pair of coupled quantum dots," Phys. Rev. Lett. 93(6), 066801 (2004).

22.

M. Rontani, S. Amaha, K. Muraki, F. Manghi, E. Molinari, S. Tarucha, and D. G.
Austing, "Molecular phases in coupled quantum dots," Phys. Rev. B 69 (8), 085327(2004).

23.

S. Sasaki, S. Amaha, N. Asakawa, M. Eto, and S. Tarucha, "Enhanced Kondo effectvia tuned orbital degeneracy in a spin 1/2 artificial atom," Phys. Rev. Lett. 93 (1),017205 (2004).

24.

K. Suzuki, S. Miyashita, K. Takashina, and Y. Hirayama, "Quantum Hall effect inback-gated InAs/GaSb heterostructures under a tilted magnetic field," Physica E 20(3-4), 232-235 (2004).

25.

K. Suzuki, K. Takashina, S. Miyashita, and Y. Hirayama, "Landau-level hybridization- 86 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

and the quantum Hall effect in InAs/(AlSb)/GaSb electron-hole systems," Phys. Rev.
Lett. 93 (1), 016803 (2004).
26.

A. Taguchi, "Importance of the sp(2)-like orbital formation for stabilizing surface
local structures," Physica E 24 (1-2), 153-156 (2004).

27.

A. Taguchi and K. Shiraishi, "First-principles investigations of GaAs(311)A surface
reconstruction - failure of the electron counting model," Appl. Surf. Sci. 237 (1-4),
189-193 (2004).

28.

K. Takashina, A. Fujiwara, S. Horiguchi, Y. Takahashi, and Y. Hirayama, "Valley
splitting control in SiO2/Si/SiO2 quantum wells in the quantum Hall regime," Phys.
Rev. B 69 (16), 161304 (2004).

29.

K. Takashina, A. Fujiwara, Y. Takahashi, and Y. Hirayama, "Resistance spikes
induced by gate-controlled valley-splitting in silicon," Int. J. Mod. Phys. B 18 (27-29),
3603-3608 (2004).

30.

K. Takashina, Y. Hirayama, A. Fujiwara, S. Horiguchi, and Y. Takahashi, "A siliconbi-layer system," Physica E 22 (1-3), 72-75 (2004).

31.

D. Terasawa, M. Morino, K. Nakada, S. Kozumi, A. Sawada, Z. F. Ezawa, N.
Kumada, K. Muraki, T. Saku, and Y. Hirayama, "Simultaneous excitation of spins
and pseudospins in the bilayer v=1 quantum Hall state," Physica E 22 (1-3), 52-55(2004).

32.

D. Terasawa, K. Nakada, S. Kozumi, Z. F. Ezawa, A. Fukuda, A. Sawada, N. Kumada,K. Muraki, Y. Hirayama, and T. Saku, "Double magnetoresistance minima induced by
the in-plane magnetic field for the v=1 double-layer quantum Hall state," Int. J. Mod.
Phys. B 18 (27-29), 3709-3712 (2004).

33.

H. Yokoyama, T. Sato, K. Ono, Y. Hirayama, and S. Tarucha, "Tunable quantum dot
resonator embedded in a quantum wire," Physica E 21 (2-4), 527-531 (2004).

34.

G. Yusa, K. Hashimoto, K. Muraki, T. Saku, and Y. Hirayama, "Self-sustaining
resistance oscillations: Electron-nuclear spin coupling in mesoscopic quantum Halldevices," Phys. Rev. B 69 (16), 161302 (2004).

35.

G. Yusa, K. Muraki, T. Saku, and Y. Hirayama, "Intralayer backscattering in narrow
GaAs/AlxGa1-xAs/GaAs bilayer channels," Phys. Rev. B 69 (8), 085323 (2004).

超伝導量子物理研究グループ
1.

P. Bertet, I. Chiorescu, K. Semba, C. J. P. M. Harmans, and J. E. Mooij, "Detection ofa persistent-current qubit by resonant activation," Phys. Rev. B 70 (10), 100501(2004).

2.

I. Chiorescu, P. Bertet, K. Semba, Y. Nakamura, C.J.P.M. Harmans, and J. E. Mooij,"Coherent dynamics of a flux qubit coupled to a harmonic oscillator," Nature 431(7005), 159-162 (2004).

3.

F. Deppe, S. Saito, H. Tanaka, and H. Takayanagi, "Determination of the capacitance- 87 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

of nm scale Josephson junctions," J. Appl. Phys. 95 (5), 2607-2613 (2004).
4.

T. Mukai and M. Yamashita, "Efficient rapid production of a Bose-Einsteincondensate by overcoming serious three-body loss," Phys. Rev. A 70 (1), 013615(2004).

5.

S. Saito, M. Thorwart, H. Tanaka, M. Ueda, H. Nakano, K. Semba, and H.
Takayanagi, "Multiphoton transitions in a macroscopic quantum two-state system,"Phys. Rev. Lett. 93 (3), 037001 (2004).

6.

F. Shimizu, "Scalable quantum computer with optical lattices," Jpn. J. Appl. Phys.
Part 1 - Regul. Pap. Short Notes Rev. Pap. 43 (12), 8376-8382 (2004).

スピントロニクス研究グループ
1.

T. Akazaki, H. Yamaguchi, and H. Takayanagi, "Nonequilibrium transport of
InAs/GaAs(111)A heterostructures coupled with superconducting Nb electrodes,"Semicond. Sci. Technol. 19 (4), S182-S184 (2004).

2.

Y. Asari, K. Takeda, and H. Tamura, "Hund's first and second rules in sphericalquantum dots (I) in the zero-magnetic field," Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 - Regul. Pap.
Short Notes Rev. Pap. 43 (7A), 4424-4433 (2004).

3.

D. G. Austing, S. Tarucha, H. Tamura, K. Muraki, F. Ancilotto, M. Barranco, A.
Emperador, R. Mayol, and M. Pi, "Integer filling factor phases and isospin in verticaldiatomic artificial molecules," Phys. Rev. B 70 (4), 045324 (2004).

4.

J. Haruyama, K. Takazawa, S. Miyadai, A. Takeda, N. Hori, I. Takesue, Y. Kanda, T.
Akazaki, and H. Takayanagi, "Supercurrent in diffusive multi-walled carbon
nanotubes," Physica C 408-10, 85-87 (2004).

5.

T. Koga, J. Nitta, and M. van Veenhuizen, "Ballistic spin interferometer using the
Rashba effect," Phys. Rev. B 70 (16), 161302 (2004).

6.

Y. Lin, J. Nitta, T. Koga, and T. Akazaki, "Electron g factor in a gated InGaAschannel with double InAs-inserted wells," Physica E 21 (2-4), 656-660 (2004).

7.

F. E. Meijer, A. F. Morpurgo, T. M. Klapwijk, T. Koga, and J. Nitta, "Competition
between spin-orbit interaction and Zeeman coupling in Rashba two-dimensional
electron gases," Phys. Rev. B 70 (20), 210307 (2004).

8.

F. E. Meijer, A. F. Morpurgo, T. M. Klapwijk, T. Koga, and J. Nitta, "Statisticalsignificance of the fine structure in the frequency spectrum of Aharonov-Bohm
conductance oscillations," Phys. Rev. B 69 (3), 035308 (2004).

9.

F. E. Meijer, J. Nitta, T. Koga, A. F. Morpurgo, and T. M. Klapwijk, "Experiments on
Aharonov-Bohm conductance oscillations: a statistical analysis of the averaged
Fourier spectrum," Physica E 22 (1-3), 402-405 (2004).

10.

J. Nitta, Y. P. Lin, T. Koga, and T. Akazaki, "Electron g-factor in a gated
InAs-inserted-channel In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As heterostructure," Physica E
20 (3-4), 429-432 (2004).
- 88 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

11.

A. Richter, M. Yamaguchi, T. Akazaki, H. Tamura, and H. Takayanagi,"Single-electron charging effects in a semiconductor quantum wire with side-coupled
quantum dot," Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 - Regul. Pap. Short Notes Rev. Pap. 43 (10),7144-7149 (2004).

12.

P. V. Santos, J. Nitta, and K. H. Ploog, "Stern-Gerlach spin filter using surface
acoustic waves," Solid State Commun. 132 (9), 631-634 (2004).

13.

Y. Sekine, J. Nitta, T. Koga, A. Oiwa, S. Yanagi, T. Slupinski, and H. Munekata,"Magnetization reversal process of submicrometer-scale Hall bars of ferromagnetic
semiconductor p-In0.97Mn0.03As," Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 - Regul. Pap. Short
Notes Rev. Pap. 43 (4B), 2097-2100 (2004).

14.

M. Steiner, G. Meier, U. Merkt, and J. Nitta, "Magnetic transitions of permalloy ringsin hybrid devices," Physica E 24 (1-2), 124-128 (2004).

15.

M. Steiner and J. Nitta, "Control of magnetization states in microstructured permalloyrings," Appl. Phys. Lett. 84 (6), 939-941 (2004).

16.

K. Shiraishi, H. Tamura, and H. Takayanagi, "Theoretical design of a semiconductor
ferromagnet based on quantum dot superlattices," Physica E 24 (1-2), 107-110 (2004).

17.

I. Takesue, T. Akazaki, S. Miyadai, N. Kobayashi, A. Tokita, M. Nomura, J.
Haruyama, and H. Takayanagi, "Multi-walled carbon nanotubes with NbN
superconducting electrodes," Physica E 24 (1-2), 32-36 (2004).

18.

H. Tamura, K. Shiraishi, and H. Takayanagi, "Tunable exchange interaction inquantum dot devices," Jpn. J. Appl. Phys. Part 2 - Lett. Express Lett. 43 (5B),
L691-L693 (2004).

量子光物性研究部
量子光制御研究グループ
1.

D. Fattal, E. Diamanti, K. Inoue, and Y. Yamamoto, "Quantum teleportation with aquantum dot single photon source," Phys. Rev. Lett. 92 (3), 037904 (2004).

2.

D. Fattal, K. Inoue, J. Vuckovic, C. Santori, G. S. Solomon, and Y. Yamamoto,"Entanglement formation and violation of Bell's inequality with a semiconductor
single photon source," Phys. Rev. Lett. 92 (3), 037903 (2004).

3.

K. M. C. Fu, T. D. Ladd, C. Santori, and Y. Yamamoto, "Optical detection of the spinstate of a single nucleus in silicon," Phys. Rev. B 69 (12), 125306 (2004).

4.

T. Hong, M. W. Jack, and M. Yamashita, "On-demand single-photon state generation
via nonlinear absorption," Phys. Rev. A 70 (1), 013814 (2004).

5.

T. Honjo, K. Inoue, and H. Takahashi, "Differential-phase-shift quantum key
distribution experiment with a planar light-wave circuit Mach-Zehnderinterferometer," Opt. Lett. 29 (23), 2797-2799 (2004).

- 89 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

6.

K. Inoue and K. Shimizu, "Generation of quantum-correlated photon pairs in opticalfiber: Influence of spontaneous Raman scattering," Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 - Regul.
Pap. Short Notes Rev. Pap. 43 (12), 8048-8052 (2004).

7.

Y. X. Liu, A. K. Ozdemir, A. Miranowicz, M. Koashi, and N. Imoto, "Exciton
entanglement in two coupled semiconductor microcrystallites," J. Phys. A-Math. Gen.
37 (15), 4423-4436 (2004).

8.

Y. X. Liu, S. K. Ozdemir, A. Miranowicz, and N. Imoto, "Kraus representation of adamped harmonic oscillator and its application," Phys. Rev. A 70 (4), 042308 (2004).

9.

F. Morikoshi, M. F. Santos, and V. Vedral, "Accessibility of physical states andnon-uniqueness of entanglement measure," J. Phys. A-Math. Gen. 37 (22), 5887-5893(2004).

10.

Y. Narumi, K. Kindo, M. Hagiwara, H. Nakano, A. Kawaguchi, K. Okunishi, and M.
Kohno, "High-field magnetization of S=1 antiferromagnetic bond-alternating chain
compounds," Phys. Rev. B 69 (17), 174405 (2004).

11.

S. K. Ozdemir, J. Shimamura, and N. Imoto, "Quantum advantage does not survive inthe presence of a corrupt source: optimal strategies in simultaneous move games,"
Phys. Lett. A 325 (2), 104-111 (2004).

12.

S. K. Ozdemir, J. Shimamura, F. Morikoshi, and N. Imoto, "Dynamics of adiscoordination game with classical and quantum correlations," Phys. Lett. A 333(3-4), 218-231 (2004).

13.

C. Santori, D. Fattal, J. Vuckovic, G. S. Solomon, E. Waks, and Y. Yamamoto,"Submicrosecond correlations in photoluminescence from InAs quantum dots," Phys.
Rev. B 69 (20), 205324 (2004).

14.

C. Santori, D. Fattal, J. Vuckovic, G. S. Solomon, and Y. Yamamoto, "Single-photon
generation with InAs quantum dots," New J. Phys. 6, 89 (2004).

15.

J. Shimamura, S. K. Ozdemir, F. Morikoshi, and N. Imoto, "Entangled states thatcannot reproduce original classical games in their quantum version," Phys. Lett. A
328 (1), 20-25 (2004).

16.

J. Shimamura, S. K. Ozdemir, F. Morikoshi, and N. Imoto, "Quantum and classicalcorrelations between players in game theory," Int. J. Quantum Inf. 2 (1), 79-89(2004).

17.

H. Takesue and T. Horiguchi, "Broad-band lightwave synthesized frequency sweeper
using synchronous filtering," J. Lightwave Technol. 22 (3), 755-762 (2004).

18.

H. Takesue and K. Inoue, "Generation of polarization-entangled photon pairs andviolation of Bell's inequality using spontaneous four-wave mixing in a fiber loop,"
Phys. Rev. A 70 (3), 031802 (2004).

19.

Y. Tokura, "Current noise in a quantum point contact," Physica E 22 (1-3), 284-287(2004).

- 90 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

20.

E. Waks, E. Diamanti, B. C. Sanders, S. D. Bartlett, and Y. Yamamoto, "Direct
observation of nonclassical photon statistics in parametric down-conversion," Phys.
Rev. Lett. 92 (11), 113602 (2004).

21.

M. Yamashita, "Dynamics of evaporative cooling and growth of a Bose-Einsteincondensate," Laser Phys. 14 (4), 597-602 (2004).

量子光デバイス研究グループ
1.

N. I. Cade, R. Roshan, M. Hauert, A. C. Maciel, J. F. Ryan, A. Schwarz, T. Schapers,and H. Luth, "Carrier relaxation in GaAs v-groove quantum wires and the effects oflocalization," Phys. Rev. B 70 (19), 195308 (2004).

2.

R. A. Ganeev, T. Kanai, A. Ishizawa, T. Ozaki, and H. Kuroda, "Development andapplications of a compact hybrid tabletop terawatt chirped-pulse amplification Ti:
sapphire-Nd: glass laser for x-ray lasing and harmonic generation," Appl. Optics 43(6), 1396-1403 (2004).

3.

H. Gotoh, H. Kamada, T. Saitoh, H. Ando, and J. Temmyo, "Effects of biexcitons on
exciton decoherence processes in InxGa1-xAs quantum dots," Phys. Rev. B 69 (15),155328 (2004).

4.

H. Gotoh, H. Kamada, T. Saitoh, H. Ando, and J. Temmyo, "Effects of
exciton-biexciton coherent coupling on exciton absorption in quantum dots," Appl.
Phys. Lett. 85 (16), 3480-3482 (2004).

5.

H. Gotoh, H. Kamada, T. Saitoh, S. Shigemori, and J. Temmyo, "Positional control ofself-assembled quantum dots by patterning nanoscale SiN islands," Appl. Phys. Lett.
85 (14), 2836-2838 (2004).

6.

H. Gotoh, S. Shigemori, H. Kamada, T. Saitoh, and J. Temmyo, "Spatially orderedself-assembled quantum dots with uniform shapes fabricated by patterning nanoscale
SiN islands," Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 - Regul. Pap. Short Notes Rev. Pap. 43 (10),6894-6899 (2004).

7.

S. Hughes, "Enhanced single-photon emission from quantum dots in photonic crystal
waveguides and nanocavities," Opt. Lett. 29 (22), 2659-2661 (2004).

8.

S. Hughes, "High-field wave packets in semiconductor quantum wells: A real-space
finite-difference time-domain formalism," Phys. Rev. B 69 (20), 205308 (2004).

9.

S. Hughes and H. Kamada, "Single-quantum-dot strong coupling in a semiconductor
photonic crystal nanocavity side coupled to a waveguide," Phys. Rev. B 70 (19),195313 (2004).

10.

H. Kamada and H. Gotoh, "Quantum computation with quantum dot excitons,"
Semicond. Sci. Technol. 19 (4), S392-S396 (2004).

11.

A. Nakamura, J. Ishihara, S. Shigemori, K. Yamamoto, T. Aoki, H. Gotoh, and J.
Temmyo, "Characterization of wurtzite Zn1-xCdxO films using remote
plasma-enhanced metalorganic chemical vapor deposition," Jpn. J. Appl. Phys. Part 2- 91 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

- Lett. Express Lett. 43 (11A), L1452-L1454 (2004).
12.

H. Nakano, A. A. Andreev, and J. Limpouch, "Femtosecond X-ray line emission frommultilayer targets irradiated by short laser pulses," Appl. Phys. B-Lasers Opt. 79 (4),469-476 (2004).

13.

T. Nishikawa, H. Nakano, K. Oguri, N. Uesugi, K. Nishio, and H. Masuda,"Nanohole-array size dependence of soft x-ray generation enhancement fromfemtosecond-laser-produced plasma," J. Appl. Phys. 96 (12), 7537-7543 (2004).

14.

T. Nishikawa, S. Suzuki, Y. Watanabe, O. Zhou, and H. Nakano, "Efficientwater-window X-ray pulse generation from femtosecond-laser-produced plasma byusing a carbon nanotube target," Appl. Phys. B-Lasers Opt. 78 (7-8), 885-890 (2004).

15.

K. Oguri, T. Nishikawa, T. Ozaki, and H. Nakano, "Sampling measurement ofsoft-x-ray-pulse shapes by femtosecond sequential ionization of Kr+ in an intenselaser field," Opt. Lett. 29 (11), 1279-1281 (2004).

16.

K. Oguri, T. Ozaki, T. Nishikawa, and H. Nakano, "Femtosecond-resolution
measurement of soft-X-ray pulse duration using ultra-fast population increase of
singly charged ions induced by optical-field ionization," Appl. Phys. B-Lasers Opt. 78(2), 157-163 (2004).

17.

K. Tateno, H. Gotoh, and Y. Watanabe, "GaAs/AlGaAs nanowires capped with
AlGaAs layers on GaAs(311)B substrates," Appl. Phys. Lett. 85 (10), 1808-1810(2004).

18.

T. Tawara, H. Gotoh, T. Akasaka, N. Kobayashi, and T. Saitoh, "Cavity polaritons in
InGaN microcavities at room temperature," Phys. Rev. Lett. 92 (25), 256402 (2004).

19.

R. Yano, H. Gotoh, Y. Hirayama, and S. Miyashita, "Systematic pump-probeterahertz wave emission spectroscopy of a photoconductive antenna fabricated on
low-temperature grown GaAs," J. Appl. Phys. 96 (7), 3635-3638 (2004).

20.

R. Yano, H. Gotoh, Y. Hirayama, S. Miyashita, Y. Kadoya, K. Kusuda, and M.
Yamanishi, "Low-frequency spectral enhancement of THz electromagnetic waves
emitted from InAs surface with increased excitation intensity," J. Appl. Phys. 95 (4),2141-2145 (2004).

フォトニックナノ構造研究グループ
1.

G. H. Kim, Y. H. Lee, A. Shinya, and M. Notomi, "Coupling of small, low-loss
hexapole mode with photonic crystal slab waveguide mode," Opt. Express 12 (26),6624-6631 (2004).

2.

M. Notomi, A. Shinya, E. Kuramochi, S. Mitsugi, H. Y. Ryu, T. Kawabata, T.
Tsuchizawa, T. Watanabe, T. Shoji, and K. Yamada, "Photonic-band-gap waveguides
and resonators in SOI photonic crystal slabs," IEICE Trans. Electron. E87C (3),398-408 (2004).

3.

M. Notomi, A. Shinya, S. Mitsugi, E. Kuramochi, and H. Y. Ryu, "Waveguides,- 92 -

NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

resonators and their coupled elements in photonic crystal slabs," Opt. Express 12 (8),1551-1561 (2004).
4.

M. Notomi, H. Suzuki, T. Tamamura, and K. Edagawa, "Lasing action due to thetwo-dimensional quasiperiodicity of photonic quasicrystals with a Penrose lattice,"
Phys. Rev. Lett. 92 (12), 123906 (2004).

5.

T. Okuda, H. Kiwata, T. Matsushima, T. Wakita, A. Harasawa, K. Ono, T. Kihara, M.
Oshima, A. Yokoo, and T. Kinoshita, "Magnetic domain imaging of Ni micro ringand micro dot array by photoelectron emission microscopy," Jpn. J. Appl. Phys. Part 1- Regul. Pap. Short Notes Rev. Pap. 43 (7A), 4179-4184 (2004).

6.

H. Y. Ryu, M. Notomi, G. H. Kim, and Y. H. Lee, "High quality-factor
whispering-gallery mode in the photonic crystal hexagonal disk cavity," Opt. Express
12 (8), 1708-1719 (2004).

7.

H. Y. Ryu, M. Notomi, E. Kuramoti, and T. Segawa, "Large spontaneous emission
factor (> 0.1) in the photonic crystal monopole-mode laser," Appl. Phys. Lett. 84 (7),1067-1069 (2004).

8.

H. Suzuki, A. Yokoo, and M. Notomi, "Organic emissive materials and devices forphotonic communication," Polym. Adv. Technol. 15 (1-2), 75-80 (2004).

9.

A. Yokoo, H. Suzuki, and M. Notomi, "Organic photonic crystal band edge laser
fabricated by direct nanoprinting," Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 - Regul. Pap. Short Notes
Rev. Pap. 43 (6B), 4009-4011 (2004).

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NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

和文論文一覧

機能物質科学研究部
1.

谷保芳孝、嘉数誠、牧本俊樹、「ｎ型ＡｌＮの物性とそれを用いたショットキー
ダイオード」、応用電子物性分科会誌、第10巻、第4号、p.167 (2004).

2.

嘉数誠、山内喜晴、M. Kubovic、E.Kohn、 牧本俊樹、「ダイヤモンドMESFETのマイクロ波帯増幅特性」、電子情報通信学会技術報告ED2004-134、p.93 (2004).

3.

嘉数誠、「ダイヤモンドMESFETのミリ波帯増幅と高周波出力電力特性」、応用物理学 会応用電子物性分科会、第10巻、第2号、p.86 (2004).

4.

嘉数誠、「世界最高の周波数特性を持つダイヤモンド半導体の作製に成功」、NTT
技術ジャーナル、 第16巻、第1号、 p.66 (2004).

5.

渡辺義夫、 川村朋晃、 Satyaban Bhunia、 藤川誠司、「高輝度放射光を用いた気相成長表面の実時間X線回折」、応用物理、第73巻、第5号、p. 620.

6.

河西奈保子、韓春錫、鳥光慶一、「生体試料からの過酸化水素放出空間分布のリ
アルタイム測定に成功」、日経先端技術、第4号、p.9 (2004).

7.

鳥光慶一、河西奈保子、古川由里子、「海馬神経活動とMg」、 Clinical Calcium、第14号、 p. 1204 (2004).

量子電子物性研究部
1.

永瀬雅夫、「ナノ四探針プローブシステム」、日経先端技術、第64号、p. 3 (2004).

2.

山口浩司、「「電子の波」で力を測る-- 電子波干渉力センサーの作製に成功 --」、
日経先端技術、第69号、p.2 (2004)3.

猪川洋、「単一電子算術演算回路の新アーキテクチャを開発トランジスタ数１／
１０、消費電力１／１００を実現」、日経先端技術、第72号、p.5 (2004).

4.

高柳英明、「メゾスコピック超伝導の魅力」、数理科学、第496号、p. 26 (2004).

5.

鈴木恭一、「電子−正孔近接系の量子ホール効果を解明 中赤外光素子、負性抵抗素子の応用に貢献」、日経先端技術、第65号、p.6 (2004).

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NTT 物性科学基礎研究所の研究活動 Vol. 15（2005 年 6 月)

6.

田村浩之、白石賢二、高柳英明、「量子ドットデバイスにおける調節可能な交換相互作用」、応用物理学会誌、第73巻、第7号、p.971 (2004).

7.

平山祥郎、「量子情報技術」、NTT技術ジャーナル、 第16巻、第1号、p.38.

8.

仙場浩一、「超伝導磁束量子ビットの単一回読み出し」、NTT技術ジャーナル、 第
16巻、第1号、p.42 (2004).

9.

林稔晶、「半導体二重量子ドットを用いた電荷量子ビット」、NTT技術ジャーナル、 第16巻、第1号、p.46 (2004).

10.

藤澤利正、「単一電子ダイナミクスへの期待」、NTT技術ジャーナル、 第16巻、第1号、p.55 (2004).

量子光物性研究部
1.

横尾篤、「ナノ電極リソグラフィ」、電子材料, 第43巻、第1号、p.131 (2004).

2.

鎌田英彦、「半導体量子ドット励起子を使う量子コンピューティンク」、NTT技
術ジャーナル、 第16巻、第1号、p.50 (2004).

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編集“NTT 物性科学基礎研究所の研究活動”編集委員会
佐藤 寿志

川村 朋晃

山崎 謙治

向井 哲哉

後藤 秀樹

発行

日本電信電話株式会社（NTT）
物性科学基礎研究所
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