Single-electron devices based on codoped silicon nanocrystals

• Project/Area Number: 26886008
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Nanostructural physics
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Kano Shinya 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20734198)
• Project Period (FY): 2014-08-29 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2015: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 単電子トランジスタ / シリコンナノ結晶 / ボトムアップ / ナノギャップ / クーロンブロッケード / 自己組織化 / 選択吸着 / クーロンダイアモンド / 電子デバイス / ナノ結晶

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this research is to fabricate single-electron devices by bottom-up processes using all-inorganic co-doped silicon nanocrystals. Fabricated single-electron transistor consists of co-doped silicon nanocrystals (diameter: 7 nm), Au nanogap electrodes, and self-assembled monolayers. The single-electron transistor shows Coulomb diamonds in a stability diagram at a temperature of 9 K. This result indicates that multiple co-doped silicon nanocrystals are involved in a current transport of the device.

Research Products

• [Journal Article] Size-Dependence of Acceptor and Donor Levels of Boron and Phosphorus Codoped Colloidal Silicon Nanocrystals (2016)
  • Author(s): Yusuke Hori, Shinya Kano, Hiroshi Sugimoto, Kenji Imakita, and Minoru Fujii
  • Journal Title: Nano Letters Volume: 16 Issue: 4 Pages: 2615-2620
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b00225
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Surface Structure and Current Transport Property of Boron and Phosphorous Co-doped Silicon Nanocrystals (2016)
  • Author(s): Masato Sasaki, Shinya Kano, Hiroshi Sugimoto, Kenji Imakita, and Minoru Fujii
  • Journal Title: The Journal of Physical Chemistry C Volume: 120 Issue: 1 Pages: 195-200
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b05604
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Nanoparticle characterization based on STM and STS (2015)
  • Author(s): Shinya Kano, Tsukasa Tada, and Yutaka Majima
  • Journal Title: Chemical Society Review Volume: 44 Issue: 4 Pages: 970-987
  • DOI: 10.1039/c4cs00204k
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Control of Charging Energy in Chemically Assembled Nanoparticle Single-Electron Transistors (2015)
  • Author(s): S. Kano, D. Tanaka, M. Sakamoto, T. Teranishi, and Y. Majima
  • Journal Title: Nanotechnology Volume: 26 Issue: 4 Pages: 045702-045702
  • DOI: 10.1088/0957-4484/26/4/045702
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gap separation-controlled nanogap electrodes by molecular ruler electroless gold plating (2015)
  • Author(s): Victor M. Serdio V, Taro Muraki, Shuhei Takeshita, Daniel E. Hurtado S, Shinya Kano, Toshiharu Teranishi, and Yutaka Majima,
  • Journal Title: RSC Advances Volume: 5 Issue: 28 Pages: 22160-22167
  • DOI: 10.1039/c5ra00923e
  • Peer Reviewed
• [Presentation] B,P同時ドープSiナノ結晶におけるクーロンブロッケードの観察 (2016)
  • Author(s): 東川 泰大、東 康男、真島 豊、加納 伸也、藤井 稔
  • Organizer: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学 大岡山キャンパス(東京都目黒区)
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 有機分子修飾した水分散性シリコンナノ結晶の光学特性 (2016)
  • Author(s): 管野 天、多田 康洋、加納 伸也、杉本 泰、今北 健二、藤井 稔
  • Organizer: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学 大岡山キャンパス(東京都目黒区)
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] Allylamine によるP,B同時ドープSiナノ結晶の表面修飾 (2016)
  • Author(s): 多田 康洋, 管野 天, 加納 伸也, 杉本 泰, 今北 健二, 藤井 稔
  • Organizer: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学 大岡山キャンパス(東京都目黒区)
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] B, P同時ドープシリコンナノ結晶のエネルギー準位構造(Ⅱ) (2016)
  • Author(s): 堀 祐輔、加納 伸也、杉本 泰、今北 健二、藤井 稔
  • Organizer: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学 大岡山キャンパス(東京都目黒区)
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] B,P同時ドープシリコンナノ結晶のエネルギー準位構造（Ⅰ） (2015)
  • Author(s): 堀祐輔、管野 天、杉本 泰、加納 伸也、今北 健二、藤井 稔
  • Organizer: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-09-12
• [Presentation] シリコンナノ結晶コロイド塗布薄膜の形成と評価（II） (2015)
  • Author(s): 佐々木 誠仁、杉本 泰、加納 伸也、今北 健二、藤井 稔
  • Organizer: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東海大学湘南キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [Presentation] シリコンナノ結晶コロイド塗布薄膜の形成と評価（II） (2014)
  • Author(s): 佐々木 誠仁、杉本 泰、加納 伸也、今北 健二、藤井 稔
  • Organizer: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学札幌キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [Remarks] Mesoscopic Materials Research
  • URL: http://www2.kobe-u.ac.jp/~fujii1/index.html
• [Remarks] Mesoscopic Materials Research Laboratory
  • URL: http://www2.kobe-u.ac.jp/~fujii1/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 気体分子成分検出装置、検出方法および検出装置の作製方法 (2015)
  • Inventor(s): 加納伸也、藤井稔、佐々木誠仁
  • Industrial Property Rights Holder: 加納伸也、藤井稔、佐々木誠仁
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2015-08-18
• [Patent(Industrial Property Rights)] ナノデバイス (2014)
  • Inventor(s): 真島豊、寺西利治、加納伸也、青山詠樹
  • Industrial Property Rights Holder: 真島豊、寺西利治、加納伸也、青山詠樹
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2014-176634
  • Filing Date: 2014-08-29