| Project/Area Number |
19J10329
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
橋本 風渡 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 2次元材料 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / トンネル電界効果トランジスタ / 非平衡グリーン関数法 / 強結合近似法 / デバイスシミュレータ / 量子輸送 / バンド間トンネル / ヘテロ構造 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、シリコン電界効果トランジスタ(FET)の微細化が極度に進み、単純な微細化のみによる性能向上は限界に達している。この状況の打破を目指し、2次元材料をチャネルに用いたトンネルトランジスタ（2D-TFET）が多く試作されている。しかし、幾何構造を原子単位で記述した上での量子輸送計算が困難であったことから、2D-TFETの精密な量子輸送デバイスシミュレーションは全く行われていない。そこで、本研究では、シリコンFETの物理限界を超える2D-TFETの実用化に向けて、理論計算によるバンド間トンネル過程の物理の解明および精密な2D-TFET量子輸送デバイスシミュレータの開発を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2次元材料を用いたトンネル電界効果トランジスタの量子輸送デバイスシミュレータを開発することを目的として，本年度は，単層の遷移金属ダイカルコゲナイドにおける面内トンネル電流の解析を行い，トンネル電流の材料依存性および結晶構造依存性を明らかにした．具体的には，1年目に開発した層間トンネル解析シミュレータを改良し，単層2次元材料における面内トンネル電流の解析を可能にした．また，水素終端されたナノリボン構造の強結合近似モデルの構築をおこない，バルク構造とナノリボン構造における面内トンネル電流の違いを解析した．そして，間接遷移型のバンドギャップを持つナノリボン構造は，直接遷移型のバンドギャップを持つバルク構造よりもバンド間トンネル電流の値が大幅に小さくなることを明らかにした．以上の解析結果と構築した強結合近似モデルは，トンネル電界効果トランジスタのチャネル結晶構造によるデバイス特性の変化を予測する上で重要なものである．ナノリボン構造においては，サテライトバレーの効果により，二テルル化タングステンおよび二テルル化モリブデンが高いトンネル電流値を示すことがわかった．バルク構造においては，二テルル化タングステンが最も高い値を示し，材料によるトンネル電流量の違いが，トンネル質量とバンドギャップの値から説明できることを解明した．以上のように，2次元材料を用いたトンネル電界効果トランジスタのシミュレータを開発し，結晶構造依存性および材料依存性を解析することに成功した．この解析結果は，2次元材料を用いたトンネル電界効果トランジスタを実現するためのデバイス設計の指針を与えるものであると考えている．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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