1994 Fiscal Year Final Research Report Summary

クーロン・ブロッケードを利用したナノパワー超高速エレクトロニクスの研究

Research Project

Project/Area Number	05302035
Research Category	Grant-in-Aid for Co-operative Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	電子デバイス・機器工学
Research Institution	Toyo University
Principal Investigator	菅野卓雄東洋大学, 工学部, 教授 (50010707)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	谷口研二大阪大学, 工学部, 助教授 (20192180) 佐々木昭夫京都大学, 工学部, 教授 (10025900) 長谷川英機北海道大学, 工学部, 教授 (60001781) 青柳克信理化学研究所, 半導体工学研究室, 主任研究員 (70087469) 村山洋一東洋大学, 工学部, 教授 (40057956)
Project Period (FY)	1993 – 1994
Keywords	クーロン・ブロッケード / ナノ・パワー・エレクトロニクス / 超高速エレクトロニクス / 単電子トランジスタ / 単電子エレクトロニクス / トンネル現象 / シングル・エレクトロニクス
Research Abstract	平成5年度、6年度を通じ合計8回の研究会を開催し、クーロンブロッケードを利用した電子デバイス、及びそれを用いて構成させる集積回路の特性、特に消費電力と信号伝搬時間について検討を行った。その結果、従来提案されていた単電子トランジスタの構造では室温動作を可能にし、且つファン・アウトを大きくとるために利得を大きくとろうとすると、電極寸法が極めて小さくなって実現不可能な寸法になるが、2重障壁構造を有する単電子トランジスタにすることにより、この問題点が解決できる見通しのあることが判明した。またこの構造を用いることにより、cotunellingの確率も小さくなり、単電子トランジスタの動作を信頼性の高いものとすることも期待されることが明らかになった。尚利得の問題は信号の担体がそれ自身で信号の伝達経路も決定していく、現在の論理回路の構成に問題があることに鑑み、単電子信号を信号のメッセンジャとする2分決定グラフのデバイス化により、この問題が解決できると共に、単電子回路としてユニークな構成をとり得ることが判明した。これらの結果を総合することにより、電子のトンネル現象のクーロンブロッケードを利用したナノ・パワー・エレクトロニクスについて、具体的な新しい展望をもつことが可能になった。また、トンネル現象の動的特性について、誘起電荷も考えることにより、金属電極で狭まれたトンネル障壁と半導体電極で狭まれたトンネル障壁とで異なった特性が生ずることも明らかになり、また、量子ドットを含む系に磁界を加えることにより、Magneto-Coulomb振動も観測できることも明らかになった。これらの物理的な基礎研究は単電子トランジスタの動的特性の理解に役立つと考えられる。

Research Products

(18 results)

All Other

All Publications (18 results)

[Publications] Y.Ochiai: "Interference Area of Umiversal Conductance Fluctuation in Narrow GaAs/AlGaAs Wires" Jpn.J.Apple.Phys.32. 528-531 (1993)
[Publications] T.Onishi: "Conducttance fluctuations in a quasi-ballistic narrow wire confined by split metal gates" Physica B. 184. 351-354 (1993)
[Publications] T.Onishi: "Scaling properties of universal conductance fluctuations in quasi-ballistic split gate wires:Probing geometory effects" Phys.Rev.B48(16). 12353-12356 (1993)
[Publications] K.Ishibashi: "Transmission Properties of Quantum Dots at High Magnetic Fields" Jpn.J.Appl.Phys.32/12B. 6246-6250 (1993)
[Publications] J.P.Bird: "Experimental Studies of Electronic Transport in Semiconductor Quantum Dot Structures" Solid State Electronics. 37. 709-712 (1994)
[Publications] J.P.Bird: "Magneto-Coulomb Oscillations" Phys.Rev.B49. 11488-11491 (1994)
[Publications] 谷口研二: "単一電子トンネル現象を用いた電子デバイスの可能性" 電気学会誌. 114. 371-375 (1994)
[Publications] T.Hashizume: "Process-Induced Defects in InP Caused by Chemical Vapor Deposition of Surface Passivation Dielecrics" Jpn.J.Appl.Phys.33/1B. 727-733 (1994)
[Publications] G.Schweeger: "Fabrication and Characterisation of Direct Schottky Contacts to Two-Dimensional Electron Gas in GaAs/AlGaAsQuantum Wellls." Jpn.J.Appl.Phys.33/1B. 779-785 (1994)
[Publications] N.-J.Wu: "Formation of Oxide-Free Nearly Ideal Pt/GaAs Schottky Barriers by Novel In Situ Photopulse-Assisted Electrochemical Process" Jpn.J.Appl.Phys.33/1B. 936-941 (1994)
[Publications] T.Hashizume: "A Novel In-situ Electrochemlical Technology for Formation of Oxide-and Defect-Free Contacts to GaAs and Related Low-Dimensional Structures" J.Vacuum Science & Technology B. 12-4. 2660-2666 (1994)
[Publications] Y.Ishikawa: "Macroscopic Electronic Behavior and Atomlic Arrangements of GaAs Surfaces Immersed in HCl Solution" J.Vacuum Science & Technology B Second Series. 12-4. 2713-2719 (1994)
[Publications] J.P.Bird: "Observation of Aharonov-Bohm Oscillation in the Magnetoresistance of a GaAs/AlGaAs Quantum Dot" Jpn.J.Appl.Phys. 2509-2510 (1994)
[Publications] J.P.Bird: "Coulomb Blockade of the Aharonov-Bohm effect in GaAs/AlGaAs Quantum Dot" Phys.Rev.B50. 14983-14990 (1994)
[Publications] J.P.Bird: "The Spectral Characteristics of Conductance Fluctuations in Ballistic Quantum Dots" Phys.Rev.B50. 18678-18681 (1994)
[Publications] M.Stopa: "Magneto-Coulomb Oscillations in GaAs-AlGaAs Quantum Dot Structures" Superlattices and Microstructures22GD16:15. 99-103 (1994)
[Publications] J.P.Bird: "Giant Backscattering Resonances in the Magncto-resistance of GaAs/AlGaAs Quantum Dots" Superlattices and Microstructures22GD17:16. 161-164 (1994)
[Publications] 桑野信博: "単一電子論理回路のシュミレーション" 電子情報通信学会論文誌C-II IEICE77-C-II. 221-228 (1994)

1994 Fiscal Year Final Research Report Summary

クーロン・ブロッケードを利用したナノパワー超高速エレクトロニクスの研究

Principal Investigator

菅野 卓雄 東洋大学, 工学部, 教授 (50010707)

Research Products

[Publications] Y.Ochiai: "Interference Area of Umiversal Conductance Fluctuation in Narrow GaAs/AlGaAs Wires" Jpn.J.Apple.Phys.32. 528-531 (1993)

[Publications] T.Onishi: "Conducttance fluctuations in a quasi-ballistic narrow wire confined by split metal gates" Physica B. 184. 351-354 (1993)

[Publications] T.Onishi: "Scaling properties of universal conductance fluctuations in quasi-ballistic split gate wires:Probing geometory effects" Phys.Rev.B48(16). 12353-12356 (1993)

[Publications] K.Ishibashi: "Transmission Properties of Quantum Dots at High Magnetic Fields" Jpn.J.Appl.Phys.32/12B. 6246-6250 (1993)

[Publications] J.P.Bird: "Experimental Studies of Electronic Transport in Semiconductor Quantum Dot Structures" Solid State Electronics. 37. 709-712 (1994)

[Publications] J.P.Bird: "Magneto-Coulomb Oscillations" Phys.Rev.B49. 11488-11491 (1994)

[Publications] 谷口 研二: "単一電子トンネル現象を用いた電子デバイスの可能性" 電気学会誌. 114. 371-375 (1994)

[Publications] T.Hashizume: "Process-Induced Defects in InP Caused by Chemical Vapor Deposition of Surface Passivation Dielecrics" Jpn.J.Appl.Phys.33/1B. 727-733 (1994)

[Publications] G.Schweeger: "Fabrication and Characterisation of Direct Schottky Contacts to Two-Dimensional Electron Gas in GaAs/AlGaAsQuantum Wellls." Jpn.J.Appl.Phys.33/1B. 779-785 (1994)

[Publications] N.-J.Wu: "Formation of Oxide-Free Nearly Ideal Pt/GaAs Schottky Barriers by Novel In Situ Photopulse-Assisted Electrochemical Process" Jpn.J.Appl.Phys.33/1B. 936-941 (1994)

[Publications] T.Hashizume: "A Novel In-situ Electrochemlical Technology for Formation of Oxide-and Defect-Free Contacts to GaAs and Related Low-Dimensional Structures" J.Vacuum Science & Technology B. 12-4. 2660-2666 (1994)

[Publications] Y.Ishikawa: "Macroscopic Electronic Behavior and Atomlic Arrangements of GaAs Surfaces Immersed in HCl Solution" J.Vacuum Science & Technology B Second Series. 12-4. 2713-2719 (1994)

[Publications] J.P.Bird: "Observation of Aharonov-Bohm Oscillation in the Magnetoresistance of a GaAs/AlGaAs Quantum Dot" Jpn.J.Appl.Phys. 2509-2510 (1994)

[Publications] J.P.Bird: "Coulomb Blockade of the Aharonov-Bohm effect in GaAs/AlGaAs Quantum Dot" Phys.Rev.B50. 14983-14990 (1994)

[Publications] J.P.Bird: "The Spectral Characteristics of Conductance Fluctuations in Ballistic Quantum Dots" Phys.Rev.B50. 18678-18681 (1994)

[Publications] M.Stopa: "Magneto-Coulomb Oscillations in GaAs-AlGaAs Quantum Dot Structures" Superlattices and Microstructures22GD16:15. 99-103 (1994)

[Publications] J.P.Bird: "Giant Backscattering Resonances in the Magncto-resistance of GaAs/AlGaAs Quantum Dots" Superlattices and Microstructures22GD17:16. 161-164 (1994)

[Publications] 桑野 信博: "単一電子論理回路のシュミレーション" 電子情報通信学会論文誌C-II IEICE77-C-II. 221-228 (1994)

菅野卓雄東洋大学, 工学部, 教授 (50010707)

[Publications] 谷口研二: "単一電子トンネル現象を用いた電子デバイスの可能性" 電気学会誌. 114. 371-375 (1994)

[Publications] 桑野信博: "単一電子論理回路のシュミレーション" 電子情報通信学会論文誌C-II IEICE77-C-II. 221-228 (1994)