• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Electrical control of electron-hole coexisting system at silicon transistors

Research Project

Project/Area Number 20H02203
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

HORI Masahiro  静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (50643269)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小野 行徳  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80374073)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
KeywordsシリコンMOSFET / 電子正孔共存系 / 再結合 / 励起子 / 電子正孔系 / シリコン / MOSFET / ゲート制御 / 凝縮現象 / ゲートパルス
Outline of Research at the Start

本研究の最終ゴールである「電子正孔系の凝縮現象のデバイス応用」に向けて、本研究では具体的に以下の3つの計画を進める。
計画①:トランジスタのゲートパルス制御技術により、電子正孔共存系を形成し、その密度を制御する。
計画②:「同時実時間観測技術」を用いて、電子正孔系の密度を精密に評価する技術を確立する。
計画③:新たに「パルスシーケンス技術」を立ち上げ、電子正孔系の凝縮現象の発現を検出する。

Outline of Final Research Achievements

A basic technology has been developed with a view to observing exciton quantum condensation (superfluidity phenomenon) in silicon transistors, which is particularly important for electronics applications. We have succeeded in forming electrons and holes co-existing system by controlling the gate of a silicon transistor at low temperatures. Analysis of the recombination current generated in the transistor revealed that the electrons and holes are in extremely close proximity. Direct observation of the recombination processes suggests the formation of excitons, which is important in quantum condensation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高度情報化社会を支える集積回路の性能は、その主要構成素子であるシリコン・トランジスタの性能に依っている。しかし、従来のトランジスタ微細化だけでは性能向上は期待できず、そのため新原理で動作する革新的デバイスの創出が急務とされている。本課題では、励起子量子凝縮を反映した特徴的な特性(超流動)を新たな伝導機構としてシリコン・トランジスタに付与することを念頭に、電子正孔共存系の形成手法を確立した。本手法を用いてさらに検討を進めていくことで、既存トランジスタの消費電力を大幅に低減できる可能性があり、これによりエレクトロニクスに貢献するものと期待される。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (33 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 5 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Electrical control of transient formation of electron-hole coexisting system at silicon metal-oxide-semiconductor interfaces2023

    • Author(s)
      Masahiro Hori, Jinya Kume, Manjakavahoaka Razanoelina, Hiroyuki Kageshima, Yukinori Ono
    • Journal Title

      Communications Physics

      Volume: 6 Issue: 1

    • DOI

      10.1038/s42005-023-01428-1

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Highly stable Fe/CeO2 catalyst for the reverse water gas shift reaction in the presence of H2S2023

    • Author(s)
      Watanabe Ryo, Karasawa Fumiya, Yokoyama Chikamasa, Oshima Kazumasa, Kishida Masahiro, Hori Masahiro, Ono Yukinori, Satokawa Shigeo, Verma Priyanka, Fukuhara Choji
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 13 Issue: 17 Pages: 11525-11529

    • DOI

      10.1039/d3ra01323e

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Magnetometry of neurons using a superconducting qubit2023

    • Author(s)
      Hiraku Toida, Koji Sakai, Tetsuhiko F. Teshima, Masahiro Hori, Kosuke Kakuyanagi, Imran Mahboob, Yukinori Ono & Shiro Saito
    • Journal Title

      Communications Physics

      Volume: 6 Issue: 1

    • DOI

      10.1038/s42005-023-01133-z

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Critical conductance of two-dimensional electron gas in silicon-on-insulator metal-oxide-semiconductor field-effect transistor2021

    • Author(s)
      M. Razanoelina, M. Hori, A. Fujiwara, Y. Ono
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 14 Issue: 10 Pages: 104003-104003

    • DOI

      10.35848/1882-0786/ac25c4

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Detection of arsenic donor electrons using gate-pulse-induced spin-dependent recombination in silicon transistors2021

    • Author(s)
      M. Hori, Y. Ono
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 118 Issue: 26

    • DOI

      10.1063/5.0053196

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] シリコンMOS界面における電子正孔共存系の形成2024

    • Author(s)
      堀 匡寛、小野 行徳
    • Organizer
      2024年 第71回 応用物理学会 春季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] MOS界面の単一欠陥チャージポンピングによって可能となった両性準位における電子捕獲素過程の直接観測 (11) -捕獲電子の再結合過程(Ⅳ)-2024

    • Author(s)
      土屋 敏章、堀 匡寛、小野 行徳
    • Organizer
      2024年 第71回 応用物理学会 春季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] MOS界面の単一欠陥チャージポンピングによって可能となった両性準位における電子捕獲素過程の直接観測 (10) -捕獲電子の再結合過程(Ⅲ)-2024

    • Author(s)
      土屋 敏章、堀 匡寛、小野 行徳
    • Organizer
      2024年 第71回 応用物理学会 春季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] MOS界面の単一欠陥チャージポンピングによって可能となった両性準位における電子捕獲素過程の直接観測 (9) -捕獲電子の再結合過程(Ⅱ)-2023

    • Author(s)
      土屋 敏章、堀 匡寛、小野 行徳
    • Organizer
      2023年 第84回 応用物理学会 秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] MOS界面の単一欠陥チャージポンピングによって可能となった両性準位における電子捕獲素過程の直接観測 (8) -捕獲電子の再結合過程(I)-2023

    • Author(s)
      土屋 敏章、堀 匡寛、小野 行徳
    • Organizer
      2023年 第84回 応用物理学会 秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 超伝導磁束量子ビットによるシリコン中ビスマス不純物の磁化測定2023

    • Author(s)
      樋田 啓、角柳 孝輔、Leonid V. Abdurakhimov、堀 匡寛、小野 行徳、齊藤 志郎
    • Organizer
      日本物理学会 第78回年次大会(2023年)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Electrical formation of electron-hole bilayer system in Si MOS transistors2023

    • Author(s)
      Masahiro Hori, Jinya Kume, Yukinori Ono
    • Organizer
      2023 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Drag of Electron-Hole Bilayer in Silicon-on-Insulator at Low Temperature2023

    • Author(s)
      Ahmed Nabil, Manjakavahoaka Razanoelina, Masahiro Hori, Akira Fujiwara, Yukinori Ono
    • Organizer
      Silicon Nanoelectronics Workshop 2023 (SNW 2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超伝導磁束量子ビットによる神経細胞の磁化測定2023

    • Author(s)
      樋田啓, 酒井洸児, 手島哲彦, 堀匡寛, 角柳孝輔, Imran Mahboob, 小野行徳, 齊藤志郎
    • Organizer
      2023年 日本物理学会 春季大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] MOS界面の単一欠陥チャージポンピンによって可能となった両性準位における電子捕獲素過程の直接観測 (6) -欠陥構造緩和(Ⅱ)-2023

    • Author(s)
      土屋敏章, 堀匡寛, 小野行徳
    • Organizer
      2023年 第70回 応用物理学会 春季学術講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] MOS界面の単一欠陥チャージポンピングによって可能となった両性準位における電子捕獲素過程の直接観測 (7) - τDに関する考察 -2023

    • Author(s)
      土屋敏章, 堀匡寛, 小野行徳
    • Organizer
      2023年 第70回 応用物理学会 春季学術講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Charge pumping under electron spin resonance in Si MOSFETs2022

    • Author(s)
      M. Hori
    • Organizer
      第24回高柳健次郎記念シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Electrical formation of electron-hole coexisting system at Si MOS interfaces2022

    • Author(s)
      Jinya Kume, Yukinori Ono, and Masahiro Hori
    • Organizer
      第24回高柳健次郎記念シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] MOS界面の単一欠陥チャージポンピングによって可能となった両性準位における電子捕獲素過程の直接観測 (4) -欠陥構造緩和-2022

    • Author(s)
      土屋敏章, 堀匡寛, 小野行徳
    • Organizer
      2022年 第83回 応用物理学会 秋季学術講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] MOS界面の単一欠陥チャージポンピングによって可能となった両性準位における電子捕獲素過程の直接観測 (5) -タイプ4と5の識別-2022

    • Author(s)
      土屋敏章, 堀匡寛, 小野行徳
    • Organizer
      2022年 第83回 応用物理学会 秋季学術講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] MOS界面の単一欠陥チャージポンピングによって可能となった両性準位における電子捕獲素過程の直接観測(1)-両性準位のDOS-2022

    • Author(s)
      土屋敏章, 堀匡寛, 小野行徳
    • Organizer
      2022年第69回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] MOS界面の単一欠陥チャージポンピングによって可能となった両性準位における電子捕獲素過程の直接観測(2)-アクセプタ型準位-2022

    • Author(s)
      土屋敏章, 堀匡寛, 小野行徳
    • Organizer
      2022年第69回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] MOS界面の単一欠陥チャージポンピングによって可能となった両性準位における電子捕獲素過程の直接観測(3)-ドナー型準位-2022

    • Author(s)
      土屋敏章, 堀匡寛, 小野行徳
    • Organizer
      2022年第69回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Si MOSFETにおける電子スピン共鳴チャージポンピング2022

    • Author(s)
      堀匡寛, 小野行徳
    • Organizer
      東北大学-静岡大学合同冬季研究会 共同プロジェクト研究(R02/S01)先端的コヒーレント波技術の基盤構築とその応用
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Charge pumping under electron spin resonance in Si MOSFETs-Identification of interface defects and detection of donor electrons-2021

    • Author(s)
      M. Hori, Y. Ono
    • Organizer
      International Workshop on Dielectric Thin Films for Future Electron Devices (2021 IWDTF)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 4端子シリコン・エサキダイオードの作製と低温特性評価2021

    • Author(s)
      金原涼伽, 加藤拓也, 堀匡寛, 小野行徳
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] シリコントランジスタのゲート制御による電子正孔系の形成手法の確立2021

    • Author(s)
      久米仁也, 小野行徳, 堀匡寛
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] チャージポンピングEDMRを用いたシリコントランジスタ中のヒ素ドナー電子の検出2021

    • Author(s)
      堀匡寛, 小野行徳
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Charge pumping under electron spin resonance2021

    • Author(s)
      Masahiro Hori
    • Organizer
      6th International Conference on Nanoscience and Nanotechnology (ICONN2021)Virtual Conference
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] シリコンMOSトランジスタにおける電子スピン共鳴下のチャージポンピング(再講演)2020

    • Author(s)
      堀 匡寛, 小野 行徳
    • Organizer
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ナノスケール・シリコンにおける電子・電子散乱を利用したエレクトロン・アスピレーター(再講演)2020

    • Author(s)
      小野 行徳, フィルダス ヒンマ, 渡邉 時暢, 堀 匡寛, モラル ダニエル, 高橋 庸夫, 藤原 聡
    • Organizer
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 静岡大学 小野・堀研究室ホームページ

    • URL

      https://wwp.shizuoka.ac.jp/nano/

    • Related Report
      2023 Annual Research Report 2022 Annual Research Report 2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 静岡大学 小野・堀研究室ホームページ

    • URL

      https://wwp.shizuoka.ac.jp/nano/

    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi