| 研究課題/領域番号 |
17560308
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子デバイス・電子機器
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
三好 旦六 神戸大学, 工学部, 教授 (20031114)
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| 研究分担者 |
土屋 英昭 神戸大学, 工学部, 助教授 (80252790)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
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| 研究課題ステータス |
完了 (2006年度)
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| 配分額 *注記 |
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2006年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2005年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
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| キーワード | ショット雑音 / ダブルゲートMOSFET / 非平衡グリーン関数法 / 量子補正モンテカルロ法 / 量子輸送 / 非平衡グリーン関数理論 / フェルミ相関 / クーロン相関 |
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| 研究概要 |
本研究課題は、量子力学的な枠組みの中で電流雑音の研究を行い、雑音を通じて、ナノスケール新構造MOS素子の本質的な性能を予測することを目的としている。電流雑音には、時間平均的な電圧電流特性には現れてこない、電子間の時間的な相関(フェルミ相関およびクーロン相関)の情報など、電子輸送について補完的な情報を得ることができる。
1.非平衡グリーン関数法(NEGF)による電流雑音解析
非平衡グリーン関数法は、電子波のコヒーレンスがデバイス動作を支配する場合に威力を発揮する量子輸送モデルである。まずMOS素子の量子輸送モデルとして、材料のバンド構造を反映させ、デバイスの2次元構造を取り入れることのできる非平衡グリーン関数モデルを開発した。このモデルにより、従来のストレート型および電極部の幅を広げた実際の冠極を模擬する刊ared-out型のダブルゲートMOSFETについて、コヒーレント輸送時の電流雑音を解析した。その結果、すべてのMOS構造について、動作時のショット雑音が抑制されること、ストレート型の方が、平均電流が大きく、よりショット雑音が抑制されることが確認された。ショット雑音のエネルギースペクトルを検討したところ、電極からフェルミ統計に従って放出される電子のフェルミ相関に起因するショット雑音の抑制と、チャネル内での電子の透過特性に起因する抑制があることがわかった。ゲート電圧を大きくして、チャネルへの電子の閉じ込めを強くすると、雑音の抑制効果が大きくなるという興味ある結果も得た。
2.量子補正モンテカルロ法による電流雑音解析
室温で動作させるデバイスの電流雑音の評価に用いるため、現実的な第一原理的手法である3次元量子補正モンテカルロ法を開発し、散乱効果、クーロン相関、量子効果が電流雑音に及ぼす影響について検討を行った。電流計算に用いるRamo-Shockleyの式を拡張して解析したところ、チャネル長を10nmまで短くして、準バリスティック状態で動作させても、相対揺らぎが大きくなることはないという結果を得た。
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