トンネルトランジスタのトラップエンジニアリングによる新機能素子の創製

• 研究課題/領域番号: 15H05526
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 森 貴洋 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (70443041)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 23,140千円 (直接経費: 17,800千円、間接経費: 5,340千円); 2017年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2016年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2015年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
• キーワード: トンネルトランジスタ / 等電子トラップ / 相補型集積回路 / スピン量子ビット / 低消費電力 / 量子ビット / CMOS / 量子デバイス / 集積回路 / 集積デバイス

研究成果の概要

本研究はトンネルトランジスタ(TFET)における等電子トラップ(IET)のエンジニアリングによって、LSI基本素子としての開発および新機能素子の創製を目的に実施した。LSI基本素子としてはN/P型TFET両方の動作を実現し、世界初の相補型リングオシレータ回路動作に成功した。この成果は半導体デバイス分野で最も権威のある国際会議にて発表、大きな反響を得た。新機能素子の創製としてはIET援用TFETのスピン量子ビットとしての動作に成功し、動作温度10Kを達成した。これは電子素子型スピン量子ビットの世界最高動作温度である。この成果は学会発表を行い、現在論文を投稿している。

研究成果

• [雑誌論文] Process and device integration for silicon tunnel FETs utilizing isoelectronic trap technology to enhance the ON current (2018)
  • 著者名/発表者名: Mori Takahiro、Asai Hidehiro、Fukuda Koichi、Matsukawa Takashi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 57 号: 4S ページ: 04FA04-04FA04
  • DOI: 10.7567/jjap.57.04fa04
  • NAID: 210000148852
  • 査読あり
• [雑誌論文] Material engineering for silicon tunnel field-effect transistors: isoelectronic trap technology (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Mori, S. Iizuka, T. Nakayama
  • 雑誌名: MRS communications 巻: 7 号: 3 ページ: 541-550
  • DOI: 10.1557/mrc.2017.63
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Suppression of tunneling rate fluctuations in tunnel field-effect transistors by enhancing tunneling probability (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Mori, S. Migita, K. Fukuda, H. Asai, Y. Morita, W. Mizubayashi, Y. Liu, S. O'uchi, H. Fuketa, S. Otsuka, T. Yasuda, M. Masahara, H. Ota, and T. Matsukawa
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 4S ページ: 04CD02-04CD02
  • DOI: 10.7567/jjap.56.04cd02
  • NAID: 210000147562
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 等電子トラップ技術によるオン電流増大に伴う相補型トンネルトランジスタ回路の性能向上 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森貴洋、浅井栄大、服部淳一、福田浩一、大塚慎太郎、森田行則、大内真一、更田裕司、右田真司、水林亘、太田裕之、松川貴
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: 116(448) ページ: 1-4
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Demonstrating Performance Improvement of Complementary TFET Circuits by I_ON Enhancement Based on Isoelectronic Trap Technology (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Mori, H. Asai, J. Hattori, K. Fukuda, S. Otsuka, Y. Morita, S. O’uchi, H. Fuketa, S. Migita, W. Mizubayashi, H. Ota, and T. Matsukawa
  • 雑誌名: Technical Digest of International Electron Devices Meeting 巻: 2016 ページ: 512-515
  • DOI: 10.1109/iedm.2016.7838453
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] ON-current boosting technology for silicon tunnel field-effect transistors (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Mori
  • 学会等名: NANOTECH Malaysia 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] シリコントンネルトランジスタのスピン量子ビット応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 森貴洋、森山悟士、松川貴、安田哲二、大野圭司
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 等電子トラップ技術による相補型TFET回路の特性向上 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森貴洋、浅井栄大、服部淳一、福田浩一、大塚慎太郎、森田行則、大内真一、更田裕司、右田真司、水林亘、太田裕之、松川貴
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川県・横浜市
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] ON Current Boosting Technology for Si-based Tunnel Field-Effect Transistors Utilizing Isoelectronic Trap (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Mori
  • 学会等名: 2017 MRS Spring Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Improvement of Device and Circuit Performance of Si-based Tunnel Field-Effect Transistors by Utilizing Isoelectronic Trap Technology (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Mori, Hidehiro Asai, Takashi Matsukawa
  • 学会等名: 2017 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 等電子トラップ技術によるオン電流増大に伴う相補型トンネルトランジスタ回路の性能向上 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森貴洋
  • 学会等名: 電子情報通信学会シリコン材料・デバイス研究会
  • 発表場所: 東京都・港区
  • 招待講演
• [学会発表] Demonstrating Performance Improvement of Complementary TFET Circuits by I_ON Enhancement Based on Isoelectronic Trap Technology (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Mori, H. Asai, J. Hattori, K. Fukuda, S. Otsuka, Y. Morita, S. O’uchi, H. Fuketa, S. Migita, W. Mizubayashi, H. Ota, and T. Matsukawa
  • 学会等名: International Electron Devices Meeting 2016
  • 発表場所: アメリカ合衆国・サンフランシスコ
  • 年月日: 2016-12-05
  • 国際学会
• [学会発表] On the Variability of Tunnel Field-Effect Transistors: Suppression of BTBT Fluctuation by Tunneling Probability Enhancement (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Mori, S. Migita, K. Fukuda, H. Asai, Y. Morita, W. Mizubayashi, Y. Liu, S. O'uchi, H. Fuketa, S. Otsuka, T. Yasuda, M. Masahara, H. Ota, and T. Matsukawa
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials 2016
  • 発表場所: 茨城県・つくば市
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] 等電子トラップを導入したTFETのばらつき評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森貴洋、右田真司、福田浩一、浅井栄大、森田行則、水林亘、柳永勛、大内真一、 更田裕司、大塚慎太郎、安田哲二、昌原明植、太田裕之、松川貴
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 新潟県・新潟市
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] New ON current Boosting Technology in Silicon-based Tunnel Field-Effect Transistors Utilizing Isoelectronic Trap (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Mori
  • 学会等名: EMN Meeting on Field-Effect Transistors
  • 発表場所: 台湾・高雄
  • 年月日: 2016-03-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ON current boosting in Silicon-based Tunnel FETs Utilizing Isoelectronic Trap Technology (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Mori
  • 学会等名: 2015 International Workshop on Dielectric Thin Films for Future Electron Devices
  • 発表場所: 東京都江東区
  • 年月日: 2015-11-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] Takahiro MORI's homepage
  • URL: https://staff.aist.go.jp/mori-takahiro/