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2011 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  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, 主幹研究員 (80374073)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 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, 特別研究員 (00393760)
土屋 敏章  島根大学, 総合理工学部, 教授 (20304248)
堀口 誠二  秋田大学, 工学資源学研究科, 教授 (60375219)
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単一のドナー(あるいはアクセプター)を用いた新しい素子の開発を目指している。23年度は、主に以下の成果があった。
1 単一ドナー電子の制御
シリコンナノワイヤ中に形成された微細MOSダイオードの極近傍に、少数個のドナー(砒素)を選択的に導入することにり、MOSゲートの1クロックでドナー数に依存した電子の転送が可能であることを実験的に示した。これは、個々のドナーの電子捕獲放出過程を利用したもので、半導体中の原子(ドーパント)をactive componentとして用いる「原子デバイス」による電荷精密制御に道を開くものである。
(G.P.Lansbergen et.al.,Appl.Phys.Lett.掲載)
2 微細トランジスタにおける単一ドーパント効果の観測
単一イオン注入技術を用いて選択的にドーピングを施したトランジスタにおいて、ソース側に導入されたドーパントがキャリア走行減速に関係が深いことを支持する結果を得た。
(M.Hori et.al.,Appl.Phys.Lett.掲載)
3 チャージポンピング法のを用いた少数子トラップに関する新知見
極微小ゲートのMOSトランジスタを用いたチャージポンピングの実験において、単一のトラップによるチャージポンピング電流が、予想される値よりも常に小さくなることを見出した。この結果は、長年信じられてきたチャージポンピング基礎理論の変更を迫る重要なものである。
(T.Tsuchiya,Appl.Phys.Express掲載)
4.トランジスタ中ドーパントの荷電状態
トランジスタ中ドーパントの荷電状態を精密に取り扱うための、3次元シミュレーションを立ち上げた。イオン化エネルギーの設定方法などの基本事項を確認した。(未発表)

  • Research Products

    (18 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (9 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Donor-Based Single Electron Pumps with Tunable Donor Binding Energy2012

    • Author(s)
      G. P. Lansbergen, Y. Ono, A. Fujiwara
    • Journal Title

      Nano Letters

      Volume: Vol.12 Pages: 763-768

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bound exciton photoluminescence from ion-implanted phosphorus in thin silicon layers2011

    • Author(s)
      H.Sumikura
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: Vol.19 Pages: 25255-25262

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Significance of the interface regarding magnetic properties of manganese nanosilicide in silicon2011

    • Author(s)
      Y.Ono
    • Journal Title

      Thin Solid Films

      Volume: Vol.519 Pages: 8505-8508

    • DOI

      doi:10.1016/j.tsf.2011.05.027

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Impact of a few dopant positions controlled by deterministic single-ion doping on the transconductance of field-effect transistors2011

    • Author(s)
      M.Hori
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: Vol.99 Pages: 062103_1-3

    • DOI

      doi:10.1063/1.3622141

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrical Characterization of Terphenyl-Based Molecular Devices2011

    • Author(s)
      T.Goto
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: Vol.99 Pages: 071603_1-6

    • DOI

      DOI:10.1143/JJAP.50.071603

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Carrier transport in indium-doped p-channel silicon-on-insulator transistors between 30 and 285 K2011

    • Author(s)
      M.A.H.Khalafalla
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: Vol.110 Pages: 014512_1-6

    • DOI

      doi:10.1063/1.3605546

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Slngle-electron counting statistics of shot noise in nanowire Simetal-oxide-semiconductor field-effect transistors2011

    • Author(s)
      K.Nishiguchi
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: Vol.98 Pages: 193502_1-3

    • DOI

      doi:10.1063/1.3589373

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Interactions between Interface Traps in Electron Capture/Emission Processes : Deviation from Charge Pumping Current Based on the Shockley2011

    • Author(s)
      T.Tsuchiya
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: Vol.4 Pages: 094104_1-3

    • DOI

      DOI:10.1143/APEX.4.094104

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Donor based SE pumps with tunable donor binding energy2012

    • Author(s)
      G.P.Lansbergen
    • Organizer
      The 2012 International Conference on Nanoscience and Nanotechnology
    • Place of Presentation
      Perth, WA Australia
    • Year and Date
      2012-02-06
  • [Presentation] Quantum transport in deterministically implanted single-donors in Si FETs2011

    • Author(s)
      T.Shinada
    • Organizer
      2011 International Electron Devices Meeting
    • Place of Presentation
      San Fransisoo, USA
    • Year and Date
      20111206-20111208
  • [Presentation] Charge transfer by multiple donors in a Si nanowire2011

    • Author(s)
      G. P. Lansbergen
    • Organizer
      2011 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • Place of Presentation
      Nagoya
    • Year and Date
      20110928-30
  • [Presentation] Observation of new current peaks of Si single-electron transistor with a single-hole trap2011

    • Author(s)
      M. Sinohara
    • Organizer
      2011 Silicon Nanoelectronics Workshop
    • Place of Presentation
      Kyoto
    • Year and Date
      20110612-13
  • [Presentation] Capture and emission kinetics of traps in MOSFETs2011

    • Author(s)
      G. P. Lansbergen
    • Organizer
      2011 Silicon Nanoelectronics Workshop
    • Place of Presentation
      Kyoto
    • Year and Date
      20110612-13
  • [Presentation] Subband energy manipulation by gate voltage in Si (100) hole system2011

    • Author(s)
      Y.Niida
    • Organizer
      The 18th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
    • Place of Presentation
      Tallahassee, Florida, USA
    • Year and Date
      2011-07-26
  • [Presentation] Control of Dopant Distribution by Single-Ion Implantation and its Impacton Transconductance of FETs2011

    • Author(s)
      T.Shinada
    • Organizer
      2011 Asdia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices
    • Place of Presentation
      Daejeon, Korea(Invited)
    • Year and Date
      2011-06-29
  • [Presentation] Dopants in silicon transistors ; Transport and Photoemission2011

    • Author(s)
      Y.Ono
    • Organizer
      CMOS Emerging Technologies Workshop
    • Place of Presentation
      Whistler, BC, Canada(Invited)
    • Year and Date
      2011-06-16
  • [Presentation] Impact of a few dopant positions controlled by single-ion implantation on transconductance of FETs2011

    • Author(s)
      M.Hori
    • Organizer
      11th International Workshop on Junction Technology
    • Place of Presentation
      Kyoto
    • Year and Date
      2011-06-09
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.brl.ntt.co.jp/people/ono/index.html

URL: 

Published: 2013-06-26  

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