2004 Fiscal Year Annual Research Report
一次元トンネル接合列をもつSi単電子トランジスタの形成と電子輸送の制御
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16360004
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
石川 靖彦 静岡大学, 電子工学研究所, 助手 (60303541)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田部 道晴 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80262799)
池田 浩也 静岡大学, 電子工学研究所, 助教授 (00262882)
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| Keywords | シリコン / 単電子トランジスタ / 1次元トンネル接合アレイ / 動作温度向上 / 近接形成 / 電圧位置制御 / 電位分布測定 |
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| Research Abstract |
本研究では、
・トンネル接合を1次元アレイ化したシリコン単電子トランジスタ(SET)の作製と動作温度向上
・アレイ型SETの近接形成による閾値電圧・クーロン振動の電圧位置制御
を目的としており、16年度は以下について検討した。
(1)1次元アレイ型Si-SETの作製と評価
SOIと呼ばれる薄い単結晶Si層(〜10nm)がSiO_2上に形成されている構造を用いて、多重トンネル接合を有するSETの作製を試みた。具体的には、以下の異なるチャネル構造を検討した。
(a)ナノスケール選択酸化プロセスを用いた多重Siドット
(b)自己配列熱凝集Siアイランド
(c)2枚のSOIウエハの直接貼り合わせによる界面転位ネットワーク
(a)に関しては、チャネル幅、長さともサブミクロンオーダーのSETを形成し、低温であるが明瞭な単電子輸送特性を得ている。多重ドットチャネル中の一部のドットを優先的に電流が流れる伝導パスが形成されて得られたものである。特に、伝導パスに近接したドットの帯電状態が電流を大きく変調することが明らかとなり、近接してアレイ型SETを形成することで動作電圧制御を実現できる見通しを得た。(b)に関しては、自己配列熱凝集アイランドの形成条件を最適化している段階である。完全な配列形成のためには、熱凝集前の細線状パターニングにおける端部の直線性が重要であることが明らかとなった。(c)に関しては、転位ネットワーク形成をTEM観察により確認し、トランジスタ試作が終了した。現在、輸送特性評価を進めている。
上記と並行して、(2)アレイ型SETの動作特性に関して、モンテカルロシミュレーションによる解析を進めた。さらに、(3)次年度以降に評価を開始するケルビンプローブ顕微鏡によるトランジスタの面内電位分布測定に向けて、低温測定環境を整えるとともに、室温であるがトランジスタの電位分布特性を得た。
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