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集積量子ドット上の電子的な擬似生命体を利用した物理環境センサ

Research Project

Project/Area Number 19656084
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

雨宮 好仁  Hokkaido University, 大学院・情報科学研究科, 教授 (80250489)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 浅井 哲也  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (00312380)
廣瀬 哲也  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 助教 (70396315)
Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2007: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Keywords単電子 / トンネル / 非線形振動 / 反応拡散系 / ネットワーク / 量子ドット / センサ / 擬似生命体
Research Abstract

量子ドット集積体上の電子的な反応拡散系で発生する散逸構造のダイナミクスを利用いたセンサデバイスを開発するため、はじめに量子ドット上の単電子現象を利用した非線形振動子ネットワークを設計した。すなわち、量子ドットと基板との間に単電子トンネル接合をつくり、その単電子回路に多重トンネル接合を通してバイアス電流を流す。そうすると、クーロンブロッケードが成立する温度のもとで、単電子回路は非線形振動を生じて化学反応を模擬する非線形振動子となる。振動の非線形特性は回路パラメータによって制御できる。その量子ドット振動子をネットワーク状にキャパシタ結合し、トンネル待ち時間を利用いて拡散の遅れ効果を模擬した。利用できるナノ構造製作プロセスのもとで必要な非線形特性が生じるように量子ドット構造を設計した。
次にその振動子ネットワークの電位分布パターンが反応拡散系の置かれた物理環境(電位・温度・光の二次元分布)によって敏感に変化することをシミュレーションにより確認した。ネットワークの電位分布パターンは環境の僅かな不均一によって発生し、その環境の二次元分布で決まる最終形状に成長する。その動作を利用して物理環境の微小な不均一の二次元分布を検出できることを確認した。

Report

(2 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2009 2008 2007

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] An elementary neuro-morphic circuit for visual motion detection with single-electron devices based on correlation neural net works2009

    • Author(s)
      Kikombo A. K.
    • Journal Title

      Journal of Computational and Theoretical Nanoscience 6(1)

      Pages: 89-95

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analog MOS circuits implementing a temporal coding neural model2008

    • Author(s)
      Toyer G. M
    • Journal Title

      Journal of Signal Processing 12(6)

      Pages: 423-432

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Noise-induced synchronization among sub-RF CMOS analog oscillators for skew-free clock distribution2008

    • Author(s)
      Utagawa A.
    • Journal Title

      IEEE Tran.s on Fundamentals,of Electronics, Communications and Computer E91-A(9)

      Pages: 2475-2481

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Discrete dynamical systems consisting of single-electron circuits.2007

    • Author(s)
      Kikombo A. K.
    • Journal Title

      Intermational Journal of Bifurcation and Chaos 17

      Pages: 3613-3617

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A subthreshold CMOS circuit for a piecewise linear neuromorphic oscillator with current-mode low-pass filter.2007

    • Author(s)
      Nakada K.
    • Journal Title

      Neurocomputing 71

      Pages: 3-12

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pulsed neural networks consisting of single-flux-quantum spiking neurons.2007

    • Author(s)
      Hirose T.
    • Journal Title

      Physica C 463

      Pages: 1072-1075

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] A neuromorphic circuit for motion detection with single-electron devices based on correlation neural networks2008

    • Author(s)
      Kikombo A.K
    • Organizer
      2008 IEEE Silicon Nanoelectronics Workshop
    • Place of Presentation
      Honolulu, USA
    • Year and Date
      2008-06-16
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Floatig millivolt reference for PTAT current generation in subthreshold MOS LSIs.2007

    • Author(s)
      Ueno K.
    • Organizer
      2007 International Symposium on Circuits and Systems
    • Place of Presentation
      New Orleans, USA
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2007-04-01   Modified: 2016-04-21  

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