2006 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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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
石川 靖彦 東京大学, 大学院工学系研究科, 講師 (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 / トンネル接合アレイ / 動作温度 / 動作電圧 |
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| Research Abstract |
前年度までに、(1)市販のSOI(silicon-on-insulator)ウエハ2枚を面内結晶方位を僅かにずらして直接貼り合わせることにより転位ネットワークを埋め込んだSOI層が形成できること、(2)人工転位網埋め込みSOI層をチャネルとするMOSFETで単電子トンネル輸送が起こること、を明らかにしている。
平成18年度は、人工転位網を埋め込んだSOI構造を利用して単電子トランジスタを作製するとともに、動作温度向上・動作電圧制御に向けて、電流電圧(I-V)特性を詳しく評価した。その結果、主に以下のことが明らかとなった。
1.ドレイン電流-上部ゲート電圧特性に下部ゲート(基板バイアス)電圧が与える効果を評価した結果、単電子トンネルは転位網の存在するSi/Si界面を電子が伝導する際に生じ、転位網から離れたゲート酸化膜/Si界面を伝導する際には生じないことが明らかとなった。転位周辺で大きくポテンシャルが変調され、トンネル接合アレイとして機能する、という当初の予想を裏付けるものである。転位網の周期を制御することで単電子島のサイズを制御でき、高温動作化が可能となることを示唆している。
2.単色光照射下におけるドレイン電流-ゲート電圧特性を評価した結果、光照射により単電子トンネル電流のしきい値電圧が低下することが明らかとなった。光により発生した過剰な正孔により、単電子島の帯電状態が変化するためである。また、照射光を短波長化するほどしきい値電圧の低下量が大きくなる。短波長ほど光の吸収確率が高いことに起因している。これらは、光照射によりしきい値電圧を制御できることを示唆している。
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