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2008 Fiscal Year Annual Research Report

シリコン・シングルドーパント・エレクトロニクス

Research Project

Project/Area Number 20241036
Research InstitutionNTT Basic Research Laboratories

Principal Investigator

小野 行徳  NTT Basic Research Laboratories, 量子電子物性研究部, 主任研究員 (80374073)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 土屋 敏章  島根大学, 総合理工学部, 教授 (20304248)
西口 克彦  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 研究主任 (00393760)
Keywordsナノ・マイクロ科学 / マイクロ・ナノデバイス / ナノ物性制御 / シングルドーパント / 単一電子制御
Research Abstract

本研究は、シリコントランジスタ中のドナー(あるいはアクセプター)の位置同定、及びドーパントレベルを用いた新しい素子の開発を目指している。20年度は、主に以下の成果があった。
1微細MOSトランジスタにおける単一アクセプターの深さ方向の同定とその解析
ボロンを極低濃度にドープした微細MOSトランジスタの特性を低温にて詳細に調べ、単一のボロンアクセプターを検出し、その深さ方向の位置を定性的に同定することに成功した。(Y.Ono et.al.,Appl.Surf.Sci掲載)。
2MOSトランジスタ中のボロンアクセプタを介したトンネル伝導機構の解明
ボロンをドープした埋め込みチャネル型SOI-MOSトランジスタにおいて、ボロンアクセプタを介する電子伝導が、リンドナーの場合同様に、特異な負性微分伝達コンダクタンスが発現することを見出した。(Y.Ono et.al.,Appl.Surf.Sci掲載)。
3遷移金属に対する基礎実験
リンやボロンといった浅い準位を有するドーパントだけではなく、深い準位を有する遷移金属ドーパントの検討も開始した。マンガンをシリコン中にイオン打ち込みし、その後に熱処理を行うことにより、強磁性が発現することを実験的に示したことを受け、理論計算を行い、界面が極めて重要な役割をしていることを示唆する結果を得た(S.Yabuuchi et.al.,Phys.Rev.Bにて発表予定)。
4チャージポンピング法の基礎実験
ナノスケール極微小ゲートMOSFETを用いてチャージポンピング(CP)法によるMOS界面準位の評価を行った。数十fAと極微小電流であるが,CP電流から比較的容易に単一トラップの検出が可能であることを確認した.また,CP特性の立ち上がり部にゲートパルスに対する過渡現象を見出し,この現象が個々の界面準位のキャリア捕獲断面積を反映しており,トラップ準位のキャリア捕獲・放出過程の観測に有効であると考えられる.

  • Research Products

    (17 results)

All 2009 2008

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (10 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Escape dynamics of a few electrons in a single-electron ratchet using silicon nanowire metaloxide-semiconductor field-effect transistor2008

    • Author(s)
      S. Miyamoto, K. Nishiguchi, Y. Ono, K. M. Itoh, A. Fujiwara
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett. Vol.93

      Pages: 222103_1-222103_3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Single-Electron-Resolution Electrometer Based on Field-Effect Transistor2008

    • Author(s)
      2. K. Nishiguchi, C. Koechlin, Y. Ono, A. Fujiwara, H. Inokawa, H. Yamaguchi
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys. Vol.47

      Pages: 8305-8310

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] First-principles study on origin of ferromagnetism of MnSil. 7 nanoparticles in Si2008

    • Author(s)
      S. Yabuuchi, H. Kageshima, Y. Ono, M. Nagase, A. Fujiwara, E. Ohta
    • Journal Title

      Phys. Rev. Vol.B78

      Pages: 045307_1-045307_7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Charge transport in boron-doped nano MOSFETs : Towards single-dopant electronics2008

    • Author(s)
      Y. Ono, M. Khalafalla, K. Nishiguchi, K. Takashina, A. Fujiwara, S. Horiguchi, H. Inokawa, Y. Takahashi
    • Journal Title

      Appl. Sur. Science Vol.254

      Pages: 6252-6256

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ferromagnetism of manganese-silicide nanopariticles in Silicon2008

    • Author(s)
      S. Yabuuchi, Y. Ono, H. Kageshima, M. Nagase, A. Fujiwara, E. Ohta
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys. Vol.47

      Pages: 4487-4450

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A gate-defined silicon quantum dot molecule2008

    • Author(s)
      H. W. Liu, T. Fujisawa, H. Inokawa, Y. Ono, A. Fujiwara, Y. Hirayama
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett. Vol.92

      Pages: 222104_1-222104_3

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Asymmetric mobility of electrons and holes with respect to quantum-well potential in a double gate SIMOX MOSFET2009

    • Author(s)
      Y. Niida, K. Takashina, Y. Ono, A. Fujiwara, Y. Hirayama, K. Muraki
    • Organizer
      International Symposium on Nanoscale Transport and Technology, (ISNTT-2009)
    • Place of Presentation
      Atsugi, Japan
    • Year and Date
      20090120-20090123
  • [Presentation] In-plane transport in a double layer crystalline silicon structure with an SiO2 barrier2009

    • Author(s)
      K. Takashina, M. Nagase, K. Nishiguchi, Y. Ono, A. Fujiwara, T. Fujisawa, K. Muraki
    • Organizer
      International Symposium on Nanoscale Transport and Technology, (ISNTT-2009)
    • Place of Presentation
      Atsugi, Japan
    • Year and Date
      20090120-20090123
  • [Presentation] Detection and position analysis of sinle and coupled acceptors in silicon nano field-effect transistors2009

    • Author(s)
      M. A. H. Khalafalla, Y. Ono, K. Nishiguchi, A. Fujiwara
    • Organizer
      International Symposium on Nanoscale Transport and Technology, (ISNTT-2009)
    • Place of Presentation
      Atsugi, Japan
    • Year and Date
      20090120-20090123
  • [Presentation] Capture/Emission Process of Carriers in Interface Traps Observed in the Transient Charge-Pumping Characteristics of MOSFETs2008

    • Author(s)
      T. Tsuchiya, K. Yoshida, M. Sakuraba, J. Murota
    • Organizer
      39th IEEE Semiconductor Interface Specialist Conference (SISC 2008)
    • Place of Presentation
      San Diego, USA
    • Year and Date
      20081211-20081213
  • [Presentation] New functional single-electron devices using nanodot array and multiple input gates2008

    • Author(s)
      Y. Takahashi, T. Kaizawa, M. Arita, A. Fujiwara, Y. Ono, H. Inokawa : (Invited)
    • Organizer
      The IUMRS International Conference in Asia 2008 (IUMRS-ICA 2008)
    • Place of Presentation
      Nagoya, Japan
    • Year and Date
      20081209-20081213
  • [Presentation] Escape dynamics of electron in a single-electron ratchet using silicon nanowire MOSFETs2008

    • Author(s)
      S. Miyamoto, K. Nishiguchi, Y. Ono, K. M. Ito, A. Fujiwara
    • Organizer
      IEEE Nanotechonology Materials and Devices Conference 2008 (NMDC-2008)
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      20081020-20081022
  • [Presentation] In-plane transport in a double layer crystalline silicon structure with an SiO2 barrier2008

    • Author(s)
      K. Takashina, M. Nagase, K. Nishiguchi, Y. Ono, A. Fujiwara, T. Fujisawa
    • Organizer
      IEEE Nanotechonology Materials and Devices Conference 2008 (NMDC-2008)
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      20081020-20081022
  • [Presentation] Single-dopant effect in Si MOSFETs2008

    • Author(s)
      Y. Ono, M. Khalafalla, A. Fujiwara, K. Nishiguchi, K. Takashina, S. Horiguchi, Y. Takahashi, H. Inokawa
    • Organizer
      IEEE Nanotechonology Materials and Devices Conference 2008 (NMDC-2008)
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      20081020-20081022
  • [Presentation] Single-electron devices and their circuit applications2008

    • Author(s)
      A. Fujiwara, K. Nishiguchi, Y. Ono, H. Inokawa, Y. Takahashi : (invited)
    • Organizer
      2008 Tera-level nanodevices (TND) Technical Forum
    • Place of Presentation
      Korea
    • Year and Date
      20081006-20081007
  • [Presentation] Single boron detection in nano-scale SOI MOSFETs2008

    • Author(s)
      Y. Ono
    • Organizer
      The 2008 International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai (IEEE IMFEDK-2008)
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      20080522-20080523
  • [Book] Information Technology II (volume 4) of Nanotechnology2008

    • Author(s)
      Y. Ono, K. Nishiguchi, H. Inokawa, Y. Takahashi, A. Fujiwara
    • Total Pages
      23
    • Publisher
      Wiley-VCH Verlag

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Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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