2018 Fiscal Year Annual Research Report
Low voltage operation of new functional circuits by a silicon single electron transistor and CMOS at room temperature
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15H02247
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
平本 俊郎 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20192718)
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2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 半導体物性 / 大規模集積回路 / MOSFET / Beyond CMOS / 単電子トランジスタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，いわゆるBeyond CMOSと既存CMOS回路の融合による新機能・新概念集積回路を「低電圧」で実現することである．本研究では，次世代のデバイスとして期待されるシリコンナノワイヤトランジスタで低電圧回路を構成し，Beyond CMOSとしては当研究室で長年研究してきた室温動作のシリコン単電子トランジスタを採用した．シリコンナノワイヤトランジスタの特性ばらつきの抑制および室温動作単電子トランジスタの各種デバイスパラメータ最適化などをおこなうことにより，ナノワイヤMOS/単電子トランジスタ融合回路による新機能創出の低電圧化を目指した．
本年度は，室温動作のシリコン単電子トランジスタと，ばらつき制御された低電圧動作シリコンナノワイヤトランジスタとを同一チップに集積化するプロセスを確立した．さらに，本プロセスを用いてナノワイヤMOS/単電子トランジスタ融合回路の特性を評価した．集積されたトランジスタ数は単電子トランジスタを含めて55であり，これは室温動作単電子トランジスタを含む回路の集積度としては，我々が知りうる限り最も多い．作製した室温動作単電子トランジスタにおけるクーロン振動がピークを示すゲート電圧は0.45Vと低く，融合回路の低電圧動作に適した値となった．ナノワイヤトランジスタを用いて作製した回路は，電流-電圧変換回路と電圧増幅回路であり，電圧増幅回路の電源電圧は2Vと低電圧にした．クーロン振動のピーク電流は2nAと低いが，このわずかな電流を電流-電圧変換回路と電圧増幅回路で増幅し，クーロン振動の特性を約0.8Vの電圧ピークに変換できることを示した．以上の結果から，室温動作単電子トランジスタと既存MOSトランジスタの集積化による融合回路が低電圧で動作できることを実証した．
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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