■概要■
2023年ノーベル化学賞受賞で注目の半導体「量子ドット」!!
・量子ドットの作製、制御、信頼性向上の最新研究を解説！
・ディスプレイ、太陽電池、レーザ、光源、量子コンピュータ、生体への応用研究についても紹介！
【総論 量子ドットの発展】
・はじめに
・量子ドット前史〜金属微粒子、量子井戸、量子細線〜
・量子ドット〜 3次元量子ヘテロ構造〜
・エピタキシャル量子ドットの発展とレーザへの展開
・ナノ微粒子・コロイド量子ドット〜もう1 つの量子ドットの系譜〜
・量子ドット黎明期における2 つの系譜の出発点
・むすび
【第1編 基礎編】
＜１＞作製技術
1．分子線エピタキシー（MBE）法による量子ドットの作製技術
・はじめに
・量子ドットのSK モード成長
・量子ドットの高均一化
・量子ドットの高密度化
・量子ドットの面内超高密度化
・おわりに
2．液滴エピタキシー法による量子ドットの作製技術
・はじめに
・GaAs/AlGaAs 格子整合系量子ドットの自己形成
・AlGaAs/GaAs（111）A 上のGaAs 量子ドット形成
・おわりに
3．ナノワイヤ量子ドットの作製技術
・はじめに
・InGaAs/GaAs ナノワイヤ量子ドットの作製技術と光学・構造特性
・ナノワイヤ量子ドットを活用した応用例
・おわりに
4．コロイダル量子ドットの作製技術
・はじめに
・ガラス中の量子ドット
・水溶液中の量子ドット
・高沸点溶媒中の量子ドット合成
・コア/シェル量子ドット
5．ゲート制御半導体量子ドットの開発
・はじめに
・ゲート制御半導体量子ドットの基礎
・ゲート制御半導体量子ドットの作製方法
・おわりに
＜２＞物性制御
1．ゲート制御型シリコン量子ドットの作製技術
・はじめに
・スピン量子ビットの動作原理
・スピン量子ビット向けのゲート型Si量子ドットの構造と作製プロセス
・おわりに
2．量子ドットにおける光子偏光から電子スピンへの量子状態転写
・はじめに
・量子状態転写の原理
・実験
・展望
3．量子ドット超格子における電子状態結合の次元制御技術
・はじめに
・QDの空間的・電子状態的1D連結制御
・おわりに
4．量子ドットを用いた微小電流の発生とその精密計測技術
・はじめに
・動的に形成される量子ドットとその電子輸送特性
・量子ドットを流れる微小電流の精密計測
・おわりに
＜３＞コロイダル量子ドットの発展と信頼性・安全性の向上
1．次世代ディスプレイ向け量子ドットへの電荷注入の効率化
・量子ドットと次世代ディスプレイ
・量子ドットディスプレイの種類
・量子ドットのリガンドとリガンドエンジニアリング
・溶液中でのリガンド交換
・非極性溶媒中でのリガンド交換
・基板上でのリガンド交換
・SILAR 法による量子ドット層の作製
2．液相化学合成した多元半導体量子ドットの光機能
・はじめに
・I-III-VI 半導体量子ドットのエネルギーギャップと電子エネルギー構造の制御
・I-III-VI 半導体量子ドットにおける発光の波長制御と増強
・I-III-VI 半導体量子ドットの発光先鋭化
・合成後の処理による量子ドットの均質性向上
・おわりに
＜４＞量子ドットの高性能化、高効率化、信頼性向上
1．高効率発光するシリコン量子ドットの開発
-合成・光物性・塗布型LED-
・はじめに
・シリコン量子ドットの優位性
・コロイダルシリコン量子ドットの合成法
・簡便な高効率発光するシリコン量子ドットの合成・構造・光物性
・塗布法によるSiQD LEDの製造
・おわりに
2．量子情報技術への応用を目的としたPbS 量子ドットへのシリカコーティング
・シリカコート量子ドットの量子情報技術への適用
・PbS QDへのシリカコーティングと発光特性の変化
・シェルサイズ拡大のための逆ミセルサイズの制御
・TEOSの熱分解を用いたQD表面の保護
・まとめ
3．単一コロイド量子ドットにおける電気伝導の評価
・はじめに
・単一コロイド量子ドットトランジスタの作製
・単一コロイド量子ドットの電気伝導特性
・おわりに
【第2編 応用編】
＜１＞ディスプレイ
1．量子ドットを利用したLCD、OLED、LEDディスプレイへの応用
・はじめに
・量子ドットの種類
・QDのディスプレイへの応用例
・おわりに
2．高性能赤色ペロブスカイト量子ドットLEDの開発
・研究背景
・CsPbI3量子ドットの合成と粒径制御
・CsPbI3量子ドットの表面欠陥パッシベーション
・CsPbI3量子ドット間のエネルギー移動
3．次世代ディスプレイ用カドミウムフリー量子ドット蛍光体の合成法開発と量産技術確立
・はじめに
・ディスプレイ用量子ドットには何が求められているか
・コロイダルQDおよびその合成方法と量産化
・QDディスプレイ
・QDディスプレイを実現するための課題と解決策
＜２＞太陽電池
1．量子ドット太陽電池の原理とその実現技術
・はじめに
・量子ドットを用いた中間バンド太陽電池
・おわりに
2．硫化鉛量子ドット太陽電池による高変換効率
・はじめに
・PbS CQDs太陽電池の発展過程
・PbS CQDs太陽電池の作製プロセス
・おわりに
＜３＞レーザと単一光子源
1．半導体量子ドットレーザの基盤技術と実用化開発
・はじめに
・自己形成InAs量子ドットウェハの量産製造技術
・量子ドットレーザの量産と光通信市場への展開
・光配線用シリコンハイブリッド量子ドットレーザ
・おわりに
2．シリコン基板上量子ドットレーザの集積技術
・はじめに
・集積技術の概要と課題
・おわりに
3．1550 nm帯量子ドットレーザの開発
・はじめに
・ひずみ補償技術を用いたInAs量子ドットの高密度化
・量子ドットモードロックレーザの開発
・おわりに
＜４＞量子光源
1．量子ドット単一光子源とは
・はじめに
・単一光子を発生させる方策
・量子ドットからの単一光子発生
・実用を目指した取り組み
・量子もつれ光子源
・まとめと今後の展望
2．発光効率を高める量子ドットの開発
・III-V 族量子ドットとIII-N 量子ドット
・III-N 量子ドットの作製手法
・量子構造による発光効率向上
・まとめ
3．ペロブスカイト量子ドットを用いた円偏光の発生技術
・外部磁場誘起円偏光発光
・ペロブスカイト量子ドットからの円偏光発光
・ペロブスカイト量子ドットからの円偏光電界発光
・まとめ
＜５＞量子ビット
1．量子ビットの基礎と量子コンピュータの開発
・はじめに
・ゲート型半導体量子ドットによる量子ビット
・シリコン量子ドットの大規模化の現状と課題
・シリコン量子コンピュータシステム開発の現状と課題
・おわりに
2．グラフェンにおける高速量子ビット読み出し手法の開発
・はじめに
・高周波測定に向けたデバイス構造の改良
・高周波反射測定
・高周波反射測定による量子ドット測定
・おわりに
3．二重ラッチング機構による高精度単一電子スピン読み出し
・はじめに
・二重ラッチング機構による単一電子スピン読み出しの原理
・二重ラッチング機構による単一電子スピン読み出しの実証実験
・二重ラッチング機構によるスピン読み出しのゲート電圧パルス最適化
・おわりに
＜６＞生体応用
1．量子ドットによるパーキンソン病の病態変化の可視化技術
・はじめに
・生命科学・医療分野における量子ドット技術応用の進歩の概要
・パーキンソン病の病態変化の可視化
・今後の課題と展望
・おわりに
2．低毒性量子ドットによる移植幹細胞イメージング技術
・はじめに
・多元素系量子ドットの開発
・幹細胞移植治療の課題と量子ドット蛍光イメージングが果たす役割
・量子ドットの幹細胞標識方法
・量子ドット標識による移植幹細胞生体内蛍光イメージング
・おわりに
3．カーボン量子ドットを利用したナノ温度計の開発
・はじめに
・合成法
・吸収・発光の性質
・温度計測
・生体計測応用におけるカーボン量子ドット
・おわりに
■監修者■
荒川 泰彦
東京大学 ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構
特任教授/東京大学名誉教授
