1997 Fiscal Year Annual Research Report

MOS構造を有する単一電子デバイスの作成とそのCMOSチップへの集積化の研究

Research Project

Project/Area Number	09233211
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	平本俊郎東京大学, 大規模集積システム設計教育研究センター, 助教授 (20192718)
Keywords	単電子デバイス / MOSFET / クーロンブロッケード / 共鳴トンネル / 量子効果 / VLSIデバイス / 異方性エッチング / 量子ドット
Research Abstract	本研究の目的は,Si単一電子デバイスを将来の超低消費電力デバイスととらえ,従来のVLSl M0Sデバイスと単一電子デバイスが将来同一チップ上に集積する技術を確立することてある.単一電子デバイスは,電子1個で動作する究極のデバイスであり,従来,金属や化合物半導体で研究が行われてきた.本研究では,既存のVLSIとの融合と共存を考慮して,シリコンで単一電子デバイスの試作評価を行った.本年度の成果は以下の通りである. (1)VLSIプロセスと互換性のあるプロセスを用いて,リソグラフィ限界を越えたポイントコンタクト構造を作製する技術を開発した.狭窄された部分の最小線幅は10nm以下,長さは約10nmである. (2)このプロセスを用いて極微細MOSFETを作製し,室温において単一電子トンネルによるクーロンブロッケード振動を観測すること成功した. (3)本デバイスを詳細に評価した結果,チャネルは1個のドットからなることを明らかにした.また,単一電子現象に加え,共鳴トンネル現象などの量子効果も起こっていることを明らかにし,ドット中の量子レベルと測定結果から求めることに成功した. (4)求めた充電エネルギーは約60meV,量子エネルギーは約30meV,ドットサイズは約6nmであった. (5) シリコン微結晶と用いた単一電子メモリの試作にも成功した.これらのデバイスとメモリは集積化に適していることを明らかにし,単一電子デバイスをVLSIチップに集積するための基礎検討を行った.

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] Hiroki Ishikuro: "Quantum mechanical effects in the silicon quantum dot in a single-electron-transistor" Applied Physics Letters. 71,25. 3691-3693 (1997)
[Publications] Toshiro Hiramoto: "Room Temperature Coulomb Blockade and Low Temperature Hopping Transport in a Multiple-Dot-Channel Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-" Japanese Journal of Applied Physics. 36,6B. 4139-4142 (1997)
[Publications] Toshiro Hiramoto: "Coulomb Blockade in VLSI-Compatible Multiple-Dot and single-Dot MOSFETs" International Journal of Electronics. (発表予定). (1998)
[Publications] H.Ishikuro: "Hopping Transport in Multiple-Dot Silicon Single Electron MOSFET" Solid State Electronics. (発表予定). (1998)
[Publications] Hiroki Ishikuro: "Fabrication of Si Point Contact MOSFETs Acting as Single Electron Transistors at Room Temperature" Abstracts of Silicon Nanoelectronics Workshop 1997. 64-65 (1997)
[Publications] Hiroki Ishikuro: "Energy Spectrum of the Quantum-Dot in a Si Single-Electron-Device" IEEE 55th Annual Device Research Conference Digest. 84-85 (1997)
[Publications] T.Ando: "Mesoscopic Physics and Electronics" Springer and Verlag, 282 (1998)

1997 Fiscal Year Annual Research Report

MOS構造を有する単一電子デバイスの作成とそのCMOSチップへの集積化の研究

Principal Investigator

平本 俊郎 東京大学, 大規模集積システム設計教育研究センター, 助教授 (20192718)

Research Products

[Publications] Hiroki Ishikuro: "Quantum mechanical effects in the silicon quantum dot in a single-electron-transistor" Applied Physics Letters. 71,25. 3691-3693 (1997)

[Publications] Toshiro Hiramoto: "Room Temperature Coulomb Blockade and Low Temperature Hopping Transport in a Multiple-Dot-Channel Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-" Japanese Journal of Applied Physics. 36,6B. 4139-4142 (1997)

[Publications] Toshiro Hiramoto: "Coulomb Blockade in VLSI-Compatible Multiple-Dot and single-Dot MOSFETs" International Journal of Electronics. (発表予定). (1998)

[Publications] H.Ishikuro: "Hopping Transport in Multiple-Dot Silicon Single Electron MOSFET" Solid State Electronics. (発表予定). (1998)

[Publications] Hiroki Ishikuro: "Fabrication of Si Point Contact MOSFETs Acting as Single Electron Transistors at Room Temperature" Abstracts of Silicon Nanoelectronics Workshop 1997. 64-65 (1997)

[Publications] Hiroki Ishikuro: "Energy Spectrum of the Quantum-Dot in a Si Single-Electron-Device" IEEE 55th Annual Device Research Conference Digest. 84-85 (1997)

[Publications] T.Ando: "Mesoscopic Physics and Electronics" Springer and Verlag, 282 (1998)

平本俊郎東京大学, 大規模集積システム設計教育研究センター, 助教授 (20192718)