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ゲート誘起相転移を用いた低電圧トランジスタのデバイス物理構築

研究課題

研究課題/領域番号 17H04812
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関東京大学

研究代表者

矢嶋 赳彬  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (10644346)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
24,700千円 (直接経費: 19,000千円、間接経費: 5,700千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2017年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
キーワード酸化バナジウム / 金属絶縁体転移 / モットトランジスタ / シングルドメイン / 微細化 / スケーリング / ジュール熱 / 非平衡 / 不安定 / 相共存 / 不均質性 / スティープスロープ / 電子・電気材料 / 低消費電力 / 電界効果トランジスタ / VO2 / ナノ構造 / 強相関エレクトロニクス / 結晶成長 / ナノ材料 / 電子デバイス・機器
研究成果の概要

VO2チャネルの相転移トランジスタの微細化を行った。電子線リソグラフィを用いて、VO2チャネル上のソースとドレインの電極間距離を250nmまで縮めたデバイスを作製し、トランジスタ特性の評価を行った。その結果、不連続なスイッチングを示すシングルドメイン動作に成功した。これはチャネルの微細化によって、相転移の不均質性を抑制し、材料本来の特長を生かしたデバイス動作に成功したことを意味している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

相転移を利用した低電圧動作トランジスタを作製する際に、相転移に一般的な空間的不均質性をどう抑制するかは本質的な課題であった。今回の結果は、この課題を解決した点で、相転移トランジスタ研究の一つのマイルストーンだと言える。また今回作成したシングルドメインデバイスは、相転移トランジスタのデバイス物理を構築するための重要な基本デバイスとなることが期待できる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] 北京科技大学(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] 北京科技大学(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Modulation of VO2 Metal-Insulator Transition by Ferroelectric HfO2 Gate Insulator2020

    • 著者名/発表者名
      Yajima Takeaki、Nishimura Tomonori、Tanaka Takahisa、Uchida Ken、Toriumi Akira
    • 雑誌名

      Advanced Electronic Materials

      巻: Early view 号: 5 ページ: 1901356-1901356

    • DOI

      10.1002/aelm.201901356

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-speed low-energy heat signal processing via digital-compatible binary switch with metal-insulator transitions2019

    • 著者名/発表者名
      Yajima T.、Tanaka T.、Samata Y.、Uchida K.、Toriumi A.
    • 雑誌名

      IEDM

      巻: 19 ページ: 903-906

    • DOI

      10.1109/iedm19573.2019.8993502

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] VO2 Mott Transistors for Low-Voltage ON/OFF Switching2020

    • 著者名/発表者名
      Takeaki Yajima
    • 学会等名
      21th International Symposium on Eco-materials Processing and Design
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] VO2 Mott Transistors for Low-Voltage ON/OFF Switching.2020

    • 著者名/発表者名
      Takeaki Yajima
    • 学会等名
      21th International Symposium on Eco-materials Processing and Design
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-speed low-energy heat signal processing via digital-compatible binary switch with metal-insulator transitions2019

    • 著者名/発表者名
      Takeaki Yajima
    • 学会等名
      IEDM2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Impact of Scaling the VO2-Channel Mott Transistor below Material Correlation Length2019

    • 著者名/発表者名
      Takeaki Yajima
    • 学会等名
      SSDM2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超急峻スイッチングを可能にするVO2モットトランジスタの特殊な動作モード2019

    • 著者名/発表者名
      矢嶋 赳彬
    • 学会等名
      SDM研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] VO2モットトランジスタにおける微細化の影響2019

    • 著者名/発表者名
      矢嶋 赳彬
    • 学会等名
      秋季応用物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 相転移材料によって開かれる新しい電子デバイスと回路の可能性2017

    • 著者名/発表者名
      矢嶋 赳彬
    • 学会等名
      電気学会/ナノエレクトロニクス新機能創出・集積化技術専門員会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 相転移現象によって開かれる新しい電子デバイスと回路の可能性2017

    • 著者名/発表者名
      矢嶋 赳彬
    • 学会等名
      第6回 酸化物研究の新機軸に向けた学際討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] 半導体デバイス2019

    • 発明者名
      矢嶋赳彬, 田中貴久, 内田建, 鳥海明
    • 権利者名
      矢嶋赳彬, 田中貴久, 内田建, 鳥海明
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-204806
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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