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マスク蒸着法による自己組織化単分子層トランジスタに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15310103
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 マイクロ・ナノデバイス
研究機関東京工業大学

研究代表者

真島 豊  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (40293071)

研究分担者 宮本 恭幸  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (40209953)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
13,500千円 (直接経費: 13,500千円)
2005年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2004年度: 4,600千円 (直接経費: 4,600千円)
2003年度: 5,700千円 (直接経費: 5,700千円)
キーワード自己組織化 / 単分子膜 / 負性微分コンダクタンス / コンダクタンススイッチング / 分子ナノデバイス / 走査型プローブ / SAM / シャドウマスク / 電界効果トランジスタ / 変位電流 / トンネル電流 / FET
研究概要

本研究では、自己組織化単分子層(Self-assembled monolayer,SAM)を用いた横型電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor, FET)の作製プロセスを確立することを第一の目的とする。さらに、再現性のあるSAM-FETのトランジスタ特性を測定することにより、単一分子層をチャンネルとして有するFETの基本動作原理とトランジスタ性能を実験的に明らかにすることを第二の目的とする。電子線露光装置(現有設備)を用いて作製したエアブリッジ構造を作製し、これをシャドウマスクとして利用した斜め蒸着手法および自己組織化膜(Self Assembled Monolayer,SAM)形成技術を用い自己組織化単分子層トランジスタを作製した。SAMとしてニトロオリゴフェニレンエチニレン(ニトロOPE)を使用した金/ニトロOPE SAM/金構造を有する素子を作製し、素子の電気的特性を半導体パラメータアナライザを用いて測定したところ、電流-電圧特性から負性微分コンダクタンス(Negative Differential Conductance,NDC)特性、電流の時間依存性からコンダクタンススイッチング現象といったニトロOPE分子に起因した機能を観察した。また、電流の時間依存性を解析することによりNDC特性とコンダクタンススイッチング現象が同時に起こることを発見し、加えてコンダクタンススイッチングが時間に依存し、NDCが印加電圧に依存していることからもそれぞれのスイッチングメカニズムが異なる機構によって起こっていることを見出した。さらに、ニトロOPE分子とアルカンチオールの混合自己組織化単分子膜におけるニトロOPE分子のスイッチング現象を走査型トンネル顕微鏡により観察したところ、素子におけるスイッチング現象が配向変化に起因している可能性が高いことを明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (24件) 図書 (1件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Analytical Model of Organic Field-Effect Transistor Based on Gradual Channel Approximation with Field-Dependent Mobility2006

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Nishizawa, Yutaka Majima
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 45

    • NAID

      10018159431

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Single Electron on a Nanodot in a Double-Barrier Tunneling Structure Observed by Noncontact Atomic-Force Spectroscopy2006

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Azuma, Masayuki Kanehara, Toshiharu Teranishi, Yutaka Majima
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 96

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Interaction Control between Endohedral Metallofullerene and Metal Substrate by Introducing Alkanethiol Self-assembled Monolayer2006

    • 著者名/発表者名
      Yuhsuke Yasutake, Zujin Shi, Toshiya Okazaki, Hisanori Shinohara, Yutaka Majima
    • 雑誌名

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Single Electron on a Noanodot in a Double-Barrier Tunneling Structure Observed by Noncontact Atomic-force Spectroscopy2006

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Azuma, Masayuki Kanehara, Toshiharu Teranishi, Yutaka Majima
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 96

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Single Molecular Orientation Switching of an Endohedral Metallofullerene2005

    • 著者名/発表者名
      Yuhsuke Yasutake, Zujin Shi, Toshiya Okazaki, Hisanori Shinohara, Yutaka Majima
    • 雑誌名

      Nano Letters 5

      ページ: 1057-1060

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Anomalous negative differential conductance in nanomechanical double barrier tunneling structures2005

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Majima, Yasuo Azuma, Kouhei Nagano
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 87

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Tunneling resistance of double-barrier tunneling structures with an alkanethiol-protected Au nanoparticle2005

    • 著者名/発表者名
      H.Zhang, Y.Yasutake, Y.Shichibu, T.Teranishi, Y.Majima
    • 雑誌名

      Physics Review B 72

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Single Molecular Orientation Switching of an Endohedral Metallofullerene2005

    • 著者名/発表者名
      Yushuke Yasutake, Zujin Shi, Toshiya Okazaki, Hisanori Shinohara, Yutaka Majima
    • 雑誌名

      Nano Letters 5

      ページ: 1057-1060

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Anomalous Negative Differential Conductance in Nanomechanical Double Barrier Tunneling Structures2005

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Majima, Yasuo Azuma, Kouhei Nagano
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 87

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Tunneling Resistance of Double-barrier Tunneling Structures with an Alkanethiol-Protected Au Nanoparticle2005

    • 著者名/発表者名
      H.Zhang, Y.Yasutake, Y.Shichibu, T.Teranishi, Y.Majima
    • 雑誌名

      Physics Review B 72

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Single Molecular Orientation Switching of an Endohedral Metallofullerene2005

    • 著者名/発表者名
      Yuhsuke Yasutake, Zujin Shi, Toshiya Okazaki Hisanori Shinohara, Yutaka Majima
    • 雑誌名

      Nano Letters 5

      ページ: 1057-1060

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Negative Differential Conductance and Probabilistic Switching in the Device with Au / the Nitro Oligophenylene Ethynylenes / Au Structure2005

    • 著者名/発表者名
      Eiji Hase, Hoon-Kyu Shin, Yutaka Majima
    • 雑誌名

      Third International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE3) 4P-B14

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Observation of Current Modulation thorough Self-Assembled Monolayer Molecule in Transistor Structure2004

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Sasao, Yasuo Azuma, Naotaka Kaneda, Eiji Hase, Yasuyuki Miyamoto, Yutaka Majima
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 43

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Tunneling Current-Distance Characteristic of Scanning Vibrating Probe /1-Alkanethiol Self-Assembled Monolayer (SAM)/ Au(111) Structure2004

    • 著者名/発表者名
      Yuhsuke Yasutake, Yasuo Azuma, Kouhei Nagano, Yutaka Majima
    • 雑誌名

      Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 782

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] ナノメカニカル単一電子素子における単一電子の挙動の計測と制御2004

    • 著者名/発表者名
      真島豊
    • 雑誌名

      表面科学 25

      ページ: 43-49

    • NAID

      10014211940

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Observation of Current Modulation through Self-Assembled Monolayer Molecule in Transistor Structure2004

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Sasao, Yasuo Azuma, Naotaka Kaneda, Eiji Hase, Yasuyuki Miyamoto, Yutaka Majima
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 43

    • NAID

      10012704857

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Tunneling Current-Distance Characteristic of Scanning Vibrating Probe/1-Alkanethiol Self-Assembled Monolayer (SAM)/Au(111) Structure2004

    • 著者名/発表者名
      Yuhsuke Yasutake, Yasuo Aduma, Kouhei Nagano, Yutaka Majima
    • 雑誌名

      Mat.Res.Soc.Proc. 782

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Single electron counting in nanomechanical single electron devices2004

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Majima
    • 雑誌名

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 25

      ページ: 43-49

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Tunneling Current-Distance Characteristic of Scanning Vibrating Probe / 1-Alkanethiol Self-Assembled Monolayer (SAM) / Au (111) Structure2004

    • 著者名/発表者名
      Yuhsuke Yasutake, Yasuo Azuma, Kouhei Nagaano, Yutaka Majima
    • 雑誌名

      Mat.Res.Soc.Symp.Proc. 782

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 自己組織化単分子膜における分子スイッチングと負性微分コンダクタンスの観察2004

    • 著者名/発表者名
      長谷英治, 安武裕輔, Hoon-Kyu Shin, 真島豊
    • 雑誌名

      第65回応用物理学会学術講演会 1p-ZT-8

      ページ: 1193-1193

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Observation of Molecule Conductance Switching and Negative Differential Conductance of the Nitro Oligophenylene Ethynylene SAMs2004

    • 著者名/発表者名
      Eiji Hase, Yuhsuke Yasutake, Hoon-Kyu Shin, Yutaka Majima
    • 雑誌名

      AsiaNANO 2004 OP-56

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Observation of Displacement Current Staircase and Negative Differential Resistance in Nanomechanical Double Barrier Tunneling Structures with Scanning Vibrating Probe2003

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Azuma, Kouhei Nagano, Yutaka Majima
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 42

      ページ: 2458-2461

    • NAID

      10010802205

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Observation of Displacement Current Staircase and Negative Differential Resistance in Nanomechanical Double Barrier Tunneling Structures with Scanning Vibrating Probe2003

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Azuma, Kouhei Nagano, Yutaka Majima
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 42

      ページ: 2458-2461

    • NAID

      10010802205

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Interaction Control Between Endohedral Metallofullerene and Metal Substrate by Introducing Alkanethiol Self-assembled Monolayer

    • 著者名/発表者名
      Yuhsuke Yasutake, Zujin Shi, Toshiya Okazaki, Hisanori Shinohara, Yutaka Majima
    • 雑誌名

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [図書] Future Integrated Systems a five-year view in 20052005

    • 著者名/発表者名
      S.Oda, D.F.Moore, Y.Majima et al.
    • 総ページ数
      65
    • 出版者
      MTP (Cambridge, UK)
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sasao, Y.Azuma, N.Kaneda, E.Hase, Y.Miyamoto, Y.Majima: "Observation of Current Modulation through Self-Assembled Monolayer Molecule in Transistor Structure"Jpn.J.Appl.Phys.. 43. L337-L339 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Azuma, K.Nagano, Y.Majima: "Observation of Displacement Current Staircase and Negative Differential Resistance in Nanomechanical Double Barrier Tunneling Structures with Scanning Vibrating Probe"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 2458-2461 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sasao, Y.Azuma, N.Kaneda, E.Hase, Y.Miyamoto, Y.Majima: "Observation of Current Modulation in SAF-FET fabricated by an air-bridge structure"The 2003 International Conference on Solid State Devices and Materials. P7-5. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sasao, Y.Azuma, N.Kaneda, E.Hase, Y.Majima, Y.Miyamoto: "Study of SAM transistors with an air-bridge structure"22nd Electronic Materials Symposium. D8. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 金田直隆, 笹尾和樹, 東康男, 長谷英治, 宮本恭幸, 真島豊: "エアブリッジ構造を用いたSAM-FETのドレイン電流変調の観測"第64回応用物理学会学術講演会. 2P-S-5. 1155 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 長谷英治, 東康男, 金田直隆, 宮本恭幸, Hoon-Kyu Shin, 真島豊: "自己組織化単分子膜における負性微分コンダクタンスの検討"第51回応用物理学関係連合講演会. 30p-E-10. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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