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2次元配列バイオナノドットにおける不規則トンネル伝導と確率共鳴素子への応用

研究課題

研究課題/領域番号 18360173
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 電子デバイス・電子機器
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

冬木 隆  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (10165459)

研究分担者 畑山 智亮  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (90304162)
矢野 裕司  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (40335485)
連携研究者 畑山 智亮  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (90304162)
矢野 裕司  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (40335485)
研究期間 (年度) 2006 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
16,250千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 2,250千円)
2008年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2007年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2006年度: 6,500千円 (直接経費: 6,500千円)
キーワード電子デバイス・集積回路 / 量子ドット / トンネル現象 / バイオナノプロセス
研究概要

本研究では、極薄トンネル酸化膜上に形成されたナノドットとSi基板間の量子トンネル伝導による不規則電子遷移(充・放電)を利用し、ゆらぎや擾乱の中で閾値を制御する「確率共鳴素子」の基本となる量子電子物性を発現させ、次世代素子の要素構造開発を目指した。具体的には、1] ナノドット配列群からの量子トンネル現象による確率的電荷充・放電の制御、2] 完全不規則電子応答現象の誘起、3]不規則時間応答など確率論的に閾値が制御可能な新機能素子への応用、の3課題を遂行した。
確立した極薄トンネル酸化膜形成技術を活用し、厚さ1nm 程度の高品質トンネル酸化膜を制御性良く作成できた。その上に、ナノドットアレイを埋め込んだ構造を作成し、その電子物性を評価した。ナノドットと基板間の電子の充・放電現象を走査型プローブトンネル顕微鏡や導電性プローブを用いた原子間力顕微鏡により詳細に解析し、ナノドットからの電荷の充・放電を初めて確認し、さらに、バンドエネルギーラインアップを特定した。
配列したナノドット群からの電荷充・放電現象が、マクロに現れる容量変化の過度特性を解析したところ、秒単位以上の長い時定数を持つ過度特性が観測された。単一ドットからの放出はトンネル現象であり、時空間では極短時間(ピコ秒程度)で確率的に放出される。マクロな集団としての放出過程との関連解明を進めている。トランジスタにこの極薄酸化膜構造を組み込むと、信号の立ち上がり時間に対応して閾値が制御できることを初めて実証した。今後、ニューラルネットワークの要素素子としての応用が期待される。

報告書

(4件)
  • 2008 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2008 2007 2006 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Non-volatile flash memory with discrete bionanodot floating gate assembled by protein template2008

    • 著者名/発表者名
      A. Miura, Y.Uraoka, T.Fuyuki andI.Ymashita
    • 雑誌名

      Nanotechnology Vol.19

      ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-volatile flash memory with discrete bionanodot floating gateassembled by protein template2008

    • 著者名/発表者名
      A. Miura, etc.
    • 雑誌名

      Nanotechnology 19

      ページ: 2552011-6

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bionanodot monolayer array fabrication for nonvolatile memory application2007

    • 著者名/発表者名
      A.Miura, Y.Uraoka, T.Fuyuki, andI.Yamashita
    • 雑誌名

      Surface Science Letters Vol.601

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bionanodot monolayer array fabrication for nonvolatile memory application2007

    • 著者名/発表者名
      A. Miura,
    • 雑誌名

      Surface Science Letters 601

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 走査型プローブ顕微鏡を用いた単一バイオナノドットの電気特性解析2006

    • 著者名/発表者名
      田中亮大, 三浦篤志, 浦岡行治, 冬木隆
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告 SDM2006-213

      ページ: 65-69

    • NAID

      110006163359

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 走査型プローブ顕微鏡を用いた単一バイオナノドットの電気特性解析電子情報通信学会技術研究報告

    • 著者名/発表者名
      田中亮大 三浦篤志 浦岡行治 冬木隆
    • 雑誌名

      SDM2006-213

      ページ: 0-0

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] バイオ系ナノ材料を用いた新規半導体デバイス2008

    • 著者名/発表者名
      浦岡行治、冬木隆
    • 学会等名
      第69 回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2008-09-03
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] バイオ系ナノ材料を用いた新規半導体デバイス2008

    • 著者名/発表者名
      浦岡 行治, 他
    • 学会等名
      第69回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2008-09-03
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 極薄トンネル酸化膜上バイオナノドットからの電子放出の過渡解析2007

    • 著者名/発表者名
      河北あゆみ、矢野裕司、浦岡行治、冬木隆
    • 学会等名
      第68 回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      北海道工業大学
    • 年月日
      2007-09-05
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] 極薄トンネル酸化膜上バイオナノドットからの電子放出の過渡解析2007

    • 著者名/発表者名
      河北あゆみ、他
    • 学会等名
      第68回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      北海道工業大学
    • 年月日
      2007-09-05
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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