2013 Fiscal Year Research-status Report
グラフェンを材料とした新規超低消費電力デバイス制御機構の創出
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24656234
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
相馬 聡文 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20432560)
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| Keywords | 歪み誘起擬似磁場効果 / 電界効果トランジスタ / グラフェン |
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| Research Abstract |
当初計画のうち、「１．歪み印加グラフェンを利用した新規素子」については、昨年度の実績概要において今後の課題として言及していた「歪みによって誘起される擬似磁場を利用した素子制御」について研究を行った。具体的には、グラフェンのアームチェア方向にそって有限長のチャネル部分にのみ局所的に引っ張り歪みを与え、そのチャネル領域にゲート電圧を印加、その左右の無歪み領域はn型あるいはp型にドーピングされていると仮定した場合の電流のゲート電圧依存性を、強束縛近似法とグリーン関数法を用いて調べた。その結果、10%以下の小さな歪み印加によって理想的なＦＥＴ特性が得られる事、また、ソース、ドレイン領域を両方共p型にした場合にはゲート電圧の正負に対し非対称な電流電圧特性が得られ、逆にソース、ドレイン領域のドーピングがそれぞれp型、n型と異なる場合には対称な電流電圧特性が得られる事などが明らかになった。応用上の重要な結果として、ＦＥＴのスイッチング性能の指標の一つであるサブスレッショールド係数（閾値電圧以下のゲート電圧において電流を一桁上昇させるのに必要な電圧幅）が、通常のＦＥＴの場合60mV/decadeであるのに対し、提案構造の場合、20mV/decade程度の値が実現され、通常のＦＥＴと比較して優れたスイッチング性能を示す事も明らかとなった（論文投稿中）。「２．光照射下のグラフェンの電気伝導の研究」については、昨年度までの結果を、フロケの定理を用いる事でより系統的に理解し、また、光照射領域の動的スペクトル密度に応じた伝導特性が得られる事を明らかにした（論文投稿準備中）。「３．グラフェンナノリボンにおける純粋スピン流生成に関する研究」については、断熱的量子ポンプ効果に起因するスピン依存電気伝導特性を明らかにした結果を論文にまとめ、Applied Physics Lettersに掲載された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
交付申請書に記載した計画のうち、１．歪み印加グラフェン素子については、昨年度課題としていた擬似磁場効果を利用した素子の提案、性能予測を行い、計画通りに進んでいる。今後、分子動力学法を用いた歪み印加下の安定構造の解明については更に検討を続ける必要がある。２．グラフェンにおける光照射の効果については、論文の形にまとめる事が出来、計画通りに研究が進んでいる。
３．グラフェンを用いた新規スピン流生成素子の創出に向けても、論文が採択、出版され、順調に進んでいるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度に注力した、「歪みグラフェンを利用した新しい電気伝導制御機構の探索」について、理想的な状況を仮定した上で第一段階としての結果を得、論文を投稿するに至ったが、非理想的状況、たとえば端構造が問題になる場合や格子欠陥の影響、更にはフォノン散乱の影響など、更に検討しなければならない課題も見えてきたため、今後はこれらに注力をする。グラフェンへの光照射については、当初明らかにしようとしていた原理的な部分の提案研究については一定の理解を得、論文にまとめるに至ったが、実験との対応の観点から更なる考察が必要である。グラフェンを用いた新規スピン流生成素子の創出に向けては、昨年度も部分的に実施していた、時間とともに振動するゲート電圧の振動数が高い場合にも適用出来るような理論、数値計算アルゴリズム開発について引き続き行っていく。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
25年度については予備的な数値計算用を兼ねるノートＰＣとグラフ作成ソフトに多くの予算を宛てた。一方、当初購入予定であったワークステーションについて、26年度の予算と合わせてより高性能なものを購入することとしたため。
次年度使用額分については、上で述べたように、ワークステーション購入の費用に宛てる。
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Research Products
(19 results)
