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原子膜材料による超低消費電力デバイスのアトミスティックモデリング

Research Project

Project/Area Number 17J06971
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanostructural physics
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

髙島 健悟  東京理科大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsナノサイエンス / デバイスシミュレーション / 解析計算 / 数値計算 / コンピュータサイエンス / グラフェン / 電子輸送計算
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、構造乱れ・界面効果・発熱効果を考慮したグラフェンナノリボンFETの特性評価を行うことを研究目的とした。さらに、他の原子膜材料の電気伝導特性を評価することで、比較研究による原子膜材料を用いたデバイスの設計と最適化を行うことを目的とした。その平成30年度は、「データ駆動アプローチによるグラフェンナノリボンFETの最適化」と「グラフェンナノリボンの基礎電気伝導特性における熱の影響」を行う予定であった。他材料での研究では、CNT薄膜の電気伝導特性における構造依存性を調べることで遂行した。
本研究の成果は、FETの新動作原理を提案するものであり、従来から限界とされていたサブスレッショルド係数の値を超える設計指針を与えることに成功した。この点において、当初予想していた内容以上の結果を提供することができた。また、「グラフェンFETおける熱の影響」の研究では、世の中で初めてGNRの位相緩和長を計算することに成功した。本結果はシミュレーション手法を独自に開発した山本研究室ならではの結果であり、とても独創的な研究内容と言える。「他材料の電気伝導シミュレーション」では、CNT薄膜に関する電気伝導シミュレーションを同研究室の後輩と共同で研究し、CNT薄膜の応用指針を与えることに成功した。また、これらの本研究内容について、学会での報告や学術論文の執筆等を積極的に行っており、国際学会3件(うち1件は招待公演)と国内学会2件、学術論文3報、解説記事1冊と多くの場で研究成果を発表した。本研究成果は学内外の研究者に高く評価されており、電気通信大学ナノトライボロジー研究センター第二回シンポジウムにおいて優秀ポスター賞を受賞した。これらの業績より、本年度の研究成果は期待以上の進展があったと言える。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Effects of an edge vacancy on electron transport in zigzag-graphene nanoribbons with oxygen terminations2019

    • Author(s)
      Yabusaki Katsuya、Sasaoka Kenji、Takashima Kengo、Noda Kei、Awano Yuji
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 58 Issue: 2 Pages: 025002-025002

    • DOI

      10.7567/1347-4065/aaf898

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Random stick network analysis of electronic transport in carbon nanotube thin films2019

    • Author(s)
      Tsukuda Masaaki、Ishizeki Keisuke、Takashima Kengo、Yamamoto Takahiro
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 12 Issue: 5 Pages: 055006-055006

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab0660

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Variation in characteristics of graphene nanoribbon field-effect transistors caused by edge disorder: Computational simulation of atomistic device2018

    • Author(s)
      Takashima Kengo、Konabe Satoru、Sasaoka Kenji、Yamamoto Takahiro
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 11 Issue: 9 Pages: 095102-095102

    • DOI

      10.7567/apex.11.095102

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Transport phenomena of electrons at the carbon nanotube interface with molecular adsorption2017

    • Author(s)
      Takuya Kokabu, Kengo Takashima, Shuhei Inoue, Yukihiko Matsumura, Takahiro Yamamoto
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 122 Issue: 1 Pages: 015308-015308

    • DOI

      10.1063/1.4992090

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sublattice site dependence of local electronic states in superstructures of CO built on a Cu(111) surface2017

    • Author(s)
      Masashi Nantoh, Kengo Takashima, Takahiro Yamamoto, and Koji Ishibashi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 96 Issue: 3 Pages: 35424-35424

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.035424

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] グラフェンチャネルトランジスタにおける端欠陥の影響と性能最適化2018

    • Author(s)
      高島健悟,山本貴博
    • Organizer
      電気通信大学ナノトライボロジー研究センター第二回シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] グラフェンナノリボンFETにおける端欠陥の影響と最適構造探索2018

    • Author(s)
      高島健悟,山本貴博
    • Organizer
      日本表面科学会第3回関東支部講演大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Theoretical design of edge-disordered graphene nanoribbon FETs2018

    • Author(s)
      Kengo Takashima and Takahiro Yamamoto
    • Organizer
      12th International Conference on Physics of Advanced Materials (ICPAM-12)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Variance of GNR FET Characteristics Caused by Anderson localization phenomena2018

    • Author(s)
      Kengo Takashima and Takahiro Yamamoto
    • Organizer
      THE 21ST ASIAN WORKSHOP ON FIRST-PRINCIPLES ELECTRONIC STRUCTURE CALCULATIONS
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Variance of GNR FET Characteristics Caused by Edge Roughness2018

    • Author(s)
      Kengo Takashima and Takahiro Yamamoto
    • Organizer
      14th International Conference on Atomically Controlled Surfaces
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Computational Simulation of Edge-Roughness Effects on GNR-based FETs2018

    • Author(s)
      高島健悟,山本貴博
    • Organizer
      第54回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] グラフェンチャネルトランジスタにおける端欠陥の影響と性能最適化2018

    • Author(s)
      高島健悟,山本貴博
    • Organizer
      電通大ナノトライボロジー研究センター第2回シンポジウム「物質科学から工学へ」
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Influence of edge disorder on device characteristics of graphene-ribbon FETs2017

    • Author(s)
      Kengo Takashima and Takahiro Yamamoto
    • Organizer
      Collaborative Conference on Materials Research (CCMR)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Analysis and Improvement for Device Characteristics of Edge-Disordered Graphene Nanoribbon FETs2017

    • Author(s)
      Kengo Takashima and Takahiro Yamamoto
    • Organizer
      The 8th International Symposium on Surface Science (ISSS-8)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Computational Simulation and Optimization of Edge-Disordered Graphene Nanoribbon FETs2017

    • Author(s)
      Kengo Takashima and Takahiro Yamamoto
    • Organizer
      25th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] グラフェンナノリボンFETにおける端欠陥の影響と性能最適化2017

    • Author(s)
      高島健悟,山本貴博
    • Organizer
      日本表面科学会 東北・北海道支部 関東支部合同セミナー 量子ビームで視る原子層と表面
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 端欠陥によるグラフェンナノリボンFETのデバイス特性変化2017

    • Author(s)
      高島健悟,山本貴博
    • Organizer
      第78回応用物理学会 秋季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] エッジ欠損によるグラフェンナノリボンFETの特性変化と性能最適化2017

    • Author(s)
      高島健悟,山本貴博
    • Organizer
      2017年真空・表面科学合同講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Atomistic Simulation of Edge-Roughness Effects on GNR-based FETs2017

    • Author(s)
      高島健悟,山本貴博
    • Organizer
      第53回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] グラフェンナノリボンを用いた電界効果トランジスタにおけるエッジ乱れの影響2017

    • Author(s)
      高島健悟,山本貴博
    • Organizer
      日本表面科学会第2回関東支部講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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