Electrical control of electron-hole coexisting system at silicon transistors

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02203
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: HORI Masahiro 静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (50643269)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小野 行徳 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80374073)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: シリコンMOSFET / 電子正孔共存系 / 再結合

Outline of Final Research Achievements

A basic technology has been developed with a view to observing exciton quantum condensation (superfluidity phenomenon) in silicon transistors, which is particularly important for electronics applications. We have succeeded in forming electrons and holes co-existing system by controlling the gate of a silicon transistor at low temperatures. Analysis of the recombination current generated in the transistor revealed that the electrons and holes are in extremely close proximity. Direct observation of the recombination processes suggests the formation of excitons, which is important in quantum condensation.

Free Research Field

ナノエレクトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高度情報化社会を支える集積回路の性能は、その主要構成素子であるシリコン・トランジスタの性能に依っている。しかし、従来のトランジスタ微細化だけでは性能向上は期待できず、そのため新原理で動作する革新的デバイスの創出が急務とされている。本課題では、励起子量子凝縮を反映した特徴的な特性（超流動）を新たな伝導機構としてシリコン・トランジスタに付与することを念頭に、電子正孔共存系の形成手法を確立した。本手法を用いてさらに検討を進めていくことで、既存トランジスタの消費電力を大幅に低減できる可能性があり、これによりエレクトロニクスに貢献するものと期待される。