リアルタイムOSによる時間確定型エレクトロマイグレーション制御系と単一原子駆動

• 研究課題/領域番号: 15K13333
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用物性
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 白樫 淳一 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00315657)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 電子・電気材料 / リアルタイムオペレーティングシステム / エレクトロマイグレーション / ナノギャップ / 原子接点

研究成果の概要

本研究では、リアルタイムオペレーティングシステム（RTOS）を用いて金属細線でのエレクトロマイグレーション制御システムを構築した。この際、エレクトロマイグレーション原子の移動を時間確定的に「その場」制御し、単一原子スケールでの移動・操作を精緻に調整しながら原子スケールの接点構造やギャップ構造を作製した。さらに、これまでに蓄積した制御データを参照して自律的に実験パラメータを逐次決定する人工知能アルゴリズムを開発し、人工知能アプローチ型の新たなエレクトロマイグレーション制御システムを構築した。これより、単一原子単位での帯電構造の形成や新物性の機能探索、また、原子デバイス作製技術の可能性が拓かれた。

研究成果

• [雑誌論文] 論理ゲートで表現された2次元イジング計算機の組合せ最適化問題への適用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 塩村真幸、齋藤孝成、伊藤光樹、木原裕介、酒井正太郎、白樫淳一
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: 116 ページ: 29-34
• [雑誌論文] Structural Tuning of Nanogaps Using Electromigration Induced by Field Emission Current with Bipolar Biasing (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yagi, M. Ito and J. Shirakashi
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 118 号: 1 ページ: 014306-014306
  • DOI: 10.1063/1.4923347
  • 査読あり
• [雑誌論文] In Situ Atomic Force Microscopy Imaging of Structural Changes in Metal Nanowires during Feedback-Controlled Electromigration (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yagi, M. Ito and J. Shirakashi
  • 雑誌名: J. Vac. Sci. Technol. B 巻: 33 号: 5 ページ: 051806-051806
  • DOI: 10.1116/1.4929444
  • 査読あり
• [雑誌論文] Field-Emission-Induced Electromigration Method for Precise Tuning of Electrical Properties of Ni-Based Single-Electron Transistors (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Kase, K. Okada M. Ito and J. Shirakashi
  • 雑誌名: Conference Proceedings, 2015 International Conference on Manipulation, Manufacturing and Measurement on the Nanoscale (3M-NANO) 巻: Year 2015 ページ: 202-205
  • DOI: 10.1109/3m-nano.2015.7425487
  • 査読あり
• [学会発表] Optimization of Experimental Parameters for Fabrication of Atomic Junctions Using Ground-State Searches of Ising Spin Computing (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Sakai, Y. Iwata, Y. Katogi, M. Shiomura, Y. Kihara, M. Ito and J. Shirakashi
  • 学会等名: 17th IEEE International Conference on Nanotechnology (IEEE NANO 2017)
  • 発表場所: Pittsburgh, PA, USA.
  • 年月日: 2017-07-25
  • 国際学会
• [学会発表] Intelligent Control Approach of Quantized Conductance of Au Atomic Junctions Formed by Feedback-Controlled Electromigration (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Iwata, Y. Katogi, N. Numakura, S. Sakai and J. Shirakashi
  • 学会等名: 2nd International Conference on Applied Surface Science (ICASS 2017)
  • 発表場所: Dalian, China.
  • 年月日: 2017-06-12
  • 国際学会
• [学会発表] リアルタイムOSを用いたFCE法によるAu原子接合での制御パラメータの自律設定手法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩田侑馬、加藤木悠、沼倉憲彬、酒井正太郎、白樫淳一
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川
• [学会発表] Time-Deterministic Control of Quantized Conductance of Au Nanowires Using Feedback-Controlled Electromigration with Real-Time Operating System (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Sato, Y. Kanamaru, Y. Katogi and J. Shirakashi
  • 学会等名: 43rd International Conference on the Physics and Chemistry of Surfaces and Interfaces (PCSI-43)
  • 発表場所: Palm Springs, CA, USA.
  • 年月日: 2016-01-17
  • 国際学会
• [学会発表] Field-Emission-Induced Electromigration Method for Precise Tuning of Electrical Properties of Ni-Based Single-Electron Transistors (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Ito, M. Kase, K. Okada and J. Shirakashi
  • 学会等名: 5th International Conference on Manipulation, Manufacturing and Measurement on the Nanoscale (3M-NANO 2015)
  • 発表場所: Changchun, China.
  • 年月日: 2015-10-05
  • 国際学会
• [学会発表] Precise Tuning of Electrical Properties of Nanogap-Based Single-Electron Transistors Using Field-Emission-Induced Electromigration Method (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Kase, K. Okada, K. Morihara and J. Shirakashi
  • 学会等名: 10th International Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured Materials (NANOSMAT 2015)
  • 発表場所: Manchester, UK.
  • 年月日: 2015-09-13
  • 国際学会
• [備考] 白樫研究室HP
  • URL: http://web.tuat.ac.jp/~nanotech/index.htm