原子レベルの材料特性に基く半導体ナノスピントロニクスデバイスシミュレータの開発

• 研究課題/領域番号: 18749006
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 相馬 聡文 神戸大学, 大学院工学研究科, 准教授 (20432560)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 1,850千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 150千円); 2008年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2007年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 2006年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
• キーワード: 半導体 / 物性理論 / 量子閉じ込め / スピンエレクトロニクス / 半導体物性 / 半導体スピントロニクス / スピン依存伝導 / グラフェン / 非平衡グリーン関数法 / スピン軌道相互作用 / メゾスコピック系

研究概要

近年の高度情報化社会の急速な発展を支えて来たシリコントランジスタの限界を超えるアプローチの一つに,電子のスピン自由度を利用した新しいエレクトロニクス-半導体スピントロニクス-がある.
そのような半導体スピントロニクス素子の開発において具体的な設計指針を与えるような,原子レベルの材料特性に基いた信頼性のあるシミュレータの開発を行った.
それを用いて,スピントロニクス材料の一つである狭ギャップ半導体を用いた素子,及びグラフェンナノリボン素子のシミュレーションを行い,それらにおける特性を明らかにした.

研究成果

• [雑誌論文] Influence of edge roughness on the performance of graphene nano-ribbon devices (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Souma, M. Ogawa, T. Yamamoto, and K. Watanabe
  • 雑誌名: Proceedings of International Meeting for Future of International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai(INFEDX) ページ: 40-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation of grahene nanoribbon spin-filiter device with spin-density functional tight-binding method (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Souma, M. Ogawa, T. Yamamoto, and K Watanabe
  • 雑誌名: Proceedings of the 13th international workshop on computational electronics ページ: 81-84
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of direct tunneling current from quasi-bound states in n -MOSFET based on non-equilibrium Green's function Proceeding of 2008 Int (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Muraoka, S. Souma and M Ogawa
  • 雑誌名: Conf on Simulation of Semiconductor Processes and Devices ページ: 221-224
  • 査読あり
• [雑誌論文] グラフェンナノリボンを用いた新規デバイスの提案とシミュレーション (2008)
  • 著者名/発表者名: 相馬聡文, 小川真人, 山本貴博、渡辺一之
  • 雑誌名: シリコンテクノロジー 103 ページ: 15-20
• [雑誌論文] Numerical Simulation of Electronic Transport in Zigzag-Edged Graphene Nano-Ribbon Devices (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Souma, M Ogawa, T Yamamoto and K Watanabe
  • 雑誌名: Journal of Computational Electronics Vol.7, No. 3 ページ: 390-393
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-equilibrium Green's function method formodeling quatum electron transport in nano^scale devices with anisotropic multiband structure (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Fitriawan, M. Ogawa, S. Souma, and T Misyoshi
  • 雑誌名: J Mat Sci Materials in Electronics Vol.19 No2 ページ: 107-110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum electron transport modeling in uniaxially stained silicon channel of double-gate MOSFETs (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Fitriawan, M Ogawa, S Souma and T. Misyoshi
  • 雑誌名: Phys Stat Sol Vol.5 No1 ページ: 74-77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fullband simulation of nano-scale MOSFETS based on a non-equilbrium Green's function method (2008)
  • 著者名/発表者名: H Fitriawan, M Ogawa, S Souma and T Miyoshi
  • 雑誌名: IEICE Trans Electron Vol E91-C No1 ページ: 105-109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical simulation of electronic transport in zigzag-edged graphenenano-ribbon devices (2008)
  • 著者名/発表者名: Satofurai Souma, Matsuto Ogawa, Takahiro Yamamoto, Kazuyuki Watanabe
  • 雑誌名: Journal of Computational Electronics Vol.7, No.3 ページ: 390-393
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of direct tunneling current from quasi-bound states in n-MOSFET based on non-equilibrium Green' s function (2008)
  • 著者名/発表者名: Satoru Muraoka, Satofumi Souma, Matsuto Ogawa
  • 雑誌名: Proceedings of 2008 International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices ページ: 221-224
• [雑誌論文] Numerical Simulation of Electronic Transport in Zigzag-edegd Graphene Nano-Ribbon Devices (2008)
  • 著者名/発表者名: Satofumi Souma, Matsuto Ogawa, Takahiro Yamamoto, Kazuyuki Watanabe
  • 雑誌名: Journal of Computational Electronics (掲載決定済み)(未出版)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum electron transport modeling in double-gated MOSFETs based on multiband non-equilibrium Green's function method (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Fitriawan, M. Ogawa, S. Souma, and T Misyoshi
  • 雑誌名: Physica E Vol. 42 ページ: 245-248
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Electron Transport in Nano-Scale Devices Based on Multiband Non-Lquilibrium Green's function Method (2006)
  • 著者名/発表者名: Helmy Fitriawan, Satofumi Souma, Matsuto Ogawa, Tanroku Miyoshi
  • 雑誌名: IEICE Technical Report VLD2006-49 SDM2006-170 ページ: 59-63
• [学会発表] Influence of edge roughnesson the performance of graphene nano-ribbon devices (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Souma, M Ogawa, T Yamamoto, and K Watanabe
  • 学会等名: International Meeting for Future of Electron Devices Kansai(IMFEDK)
  • 発表場所: Kansai University, Japan
  • 年月日: 2009-05-15
• [学会発表] ナノグラフェン素子における電流のスピン編極制御に関する理論解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 相馬聡文, 小川真人, 山本貴博、渡辺一之
  • 学会等名: 応用物理学会第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] 狭ギャップ半導体共鳴トンネル素子のスピン依存伝導における界面構造の影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 相馬聡文, 小川真人
  • 学会等名: 日本物理学会 第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] 狭ギャップ半導体共鳴トンネル素子のスピン依存伝導における界面構造の影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 相馬聡文, 小川真人
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] Spin Development Transport in Graphene Nano Ribbon Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: S Souma, M Ogawa T Yamamoto and K Watanabe
  • 学会等名: American Physical Society March Meetin
  • 発表場所: Pittsburgh USA
  • 年月日: 2009-03-16
• [学会発表] Spin Dependent Transport in Graphene Nano Ribbon Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: Satcifumi Souma, Matsuto Ogawa, Takahiro YamamOto, Kazuyuki Watanabe
  • 学会等名: American. Physical. Society March Meeting
  • 発表場所: David L.,Lawrence Convention Center, Pittsburgh, USA
  • 年月日: 2009-03-16
• [学会発表] Computational Modeling of Spin-Dependent Transport in Graphene Nanoribbon Devices (2008)
  • 著者名/発表者名: Satofumi Souma, Matsuto Ogawa, Takahiro Yamamoto, Kazuvuki Watanabe
  • 学会等名: The 23rd Nishinomiya-Yukawa Memorial International Workshop Spin Transport in Condensed Matter (STCM)
  • 発表場所: Yukawa Institute, for Theoretical Physics, Kyoto University
  • 年月日: 2008-11-26
• [学会発表] Computational modeling of graphene nano-ribbon spin devices based on spin-density-fuctional tight-binding method Int (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Souma, M. Ogawa, T. Yamamoto and K watanabe
  • 学会等名: Symposium on Graphene Devices
  • 発表場所: Aizu University Japan
  • 年月日: 2008-11-18
• [学会発表] Computational modeling of graphene nano-ribbon spin devices based on spin-density-functional tight-binding method (2008)
  • 著者名/発表者名: Satofumi Souma, Matsuto Ogawa, Takahiro Yamamoto, Kazuyuki Watanabe
  • 学会等名: International Symposium on Graphene Devices
  • 発表場所: 会津大学
  • 年月日: 2008-11-18
• [学会発表] グラフェンナノリボン素子におけるスピン輸送に関する理論解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 相馬聡文, 小川真人, 山本貴博, 渡辺一之
  • 学会等名: 日本物理学会2008秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] グラフェンナノリポン素子におけるスピン輸送に関する理論解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 相馬聡文, 小川真人, 由本貴博, 渡辺一之
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] グラフェンナノリボンFETの数値シミュレーション (2008)
  • 著者名/発表者名: 相馬聡文,小川真人, 山本貴博, 渡辺一之
  • 学会等名: 電気学会「超集積化・環境CMOSデバ査専門委員会」「化合物半導体電子デバイス調査査専門委員会」合同委員会-電子デバイス応用に向けたグラフェンの現状と将来展望
  • 発表場所: 早稲田大学大久保キャンパス
  • 年月日: 2008-07-25
• [学会発表] グラフェンナノリボンを用いた新規デバイスの提案とシミュレーション (2008)
  • 著者名/発表者名: 相馬聡文,小川真人, 山本貴博, 渡辺一之
  • 学会等名: 応用物理学会シリコンテクノロジー分科会モデリング研究会「シリコンCMOSを超えるフロンティアデバイスのモデリング
  • 発表場所: 機械振興会館
  • 年月日: 2008-07-11
• [学会発表] Fullband Green's function study for quantim electron transport in strained silicon n-MOEFETs (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Fitriawan, S. Souma and M. Ogawa
  • 学会等名: 12th Int Workshop on Computational Electronics
  • 発表場所: University of Massachusetts Amherst USA
  • 年月日: 2007-10-09
• [学会発表] Numerical simulation of the electronic transport in graphene nano-ribbon devices 12th Int (2007)
  • 著者名/発表者名: S Souma M Ogawa T Yamamoto and K Watanabe
  • 学会等名: Workshop on Computational Electronics
  • 発表場所: University of Massachusetts Amherst
  • 年月日: 2007-10-09
• [学会発表] Numerical Simulation of the Electronic Transport in Graphene Nano-Ribbon Devices (2007)
  • 著者名/発表者名: Satofumi Souma, Matsuto Ogawa, Takahiro Yamamoto, Kazuyuki Watanabe
  • 学会等名: 12th International Workshop on Computational Electronics
  • 発表場所: University of Massachusetts, Amherst, USA
  • 年月日: 2007-10-09
• [学会発表] グラフェンナノリボン素子のトランジスタ特性に関する理論的研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 相馬聡文, 小川真人, 山本貴博, 渡辺一之
  • 学会等名: 日本物理学会2007年次大会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス
  • 年月日: 2007-09-24
• [学会発表] Atomistic simulation of spin-polarized electronic current in resonant tuneling heterostructures (2007)
  • 著者名/発表者名: S Souma and M Ogawa
  • 学会等名: 4th International School and Conference on Spintronics and Quantum Information Technology
  • 発表場所: Maui Hawai USA
  • 年月日: 2007-06-21
• [学会発表] Atomistic Simulation of Spin-Polarized Electronic Current in Resonant Tunneling Heterostructures (2007)
  • 著者名/発表者名: Satofumi Souma, Matsuto Ogawa
  • 学会等名: 4th International School and Conference on Spintronics and Quantum Information Technology
  • 発表場所: Maui, Hawai USA
  • 年月日: 2007-06-21
• [学会発表] グラファイトリボンの電気伝導におけるゲート電極の効果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 相馬聡文, 小川真人, 山本貴博, 渡辺一之
  • 学会等名: 日本物理学会 2007年春季大会
  • 発表場所: 鹿児島大学 郡元キャンパス
  • 年月日: 2007-03-20
• [学会発表] ナノグラフェン素子における量子輸送シミュレーション (2006)
  • 著者名/発表者名: 相馬聡文,小川真人, 山本貴博, 渡辺一之
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係 連合講演会
  • 発表場所: 日本大学理工学部 船橋キャンパス
  • 年月日: 2006-03-28
• [図書] Spin currents in semiconductor nanostructures: A nonequiibrium Green function Approach Book chapter in Oxford Handbook of Nanoscience and Technology Frontiers and Advances edited by A V Narlikar and Y Y Fu (2009)
  • 著者名/発表者名: B. K. Nikolic, L P Zarbo and S Souma
  • 総ページ数: 49
  • 出版者: Oxford University Press
• [図書] ナノエレクトロニクスの基礎 2007年11月2日 (2007)
  • 著者名/発表者名: 三好旦六,小川真人,土屋英昭
  • 出版者: 培風館