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シリコンナノドットを用いた論理機能選択デバイス

研究課題

研究課題/領域番号 19026001
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関北海道大学

研究代表者

高橋 庸夫  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (90374610)

研究分担者 有田 正志  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (20222755)
藤原 聡  NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 主幹研究員 (70393759)
西口 克彦  NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 研究員 (00393760)
研究期間 (年度) 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2007年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
キーワード少数電子素子 / 量子ドット / 電子デバイス・機器 / 先端機能デバイス / 省エネルギー / 揺らぎ許容デバイス / フレキシブル論理ゲート
研究概要

シリコン集積回路の極めて大きな問題点である、高機能化に向けての集積度の向上と消費電力の低下の両立を実現し、これとともに微細化に伴うサイズ揺らぎの問題を解決するための、新たなデバイス系を、シリコンのCMOS技術をベースに構築することを目指した。このため、多数のナノドットを用いて揺らぎの効果を緩和し、多数のドットを用いたことによる面積拡大をドット間の単電子伝導を利用した高機能化で、省エネ化とともに補う方式を提案した。本年度は、ナノドットアレイによるフレキシブルな多入力・多出力機能性デバイスを目指して、本課題で提案したシリコンナノドットアレイ構造を従来のCMOSプロセスにより試作し、高い機能を実証するとともに、揺らぎ緩和の効果について、シミュレーションにより示した。
1.Siナノドットアレイデバイスの作製と評価
シリコンCMOSプロセスにより作製したシリコンのナノドットアレイ上に、2つの入カゲート、さらにその上に機能を制御するための制御ゲートを取り付けた構造を作成した。高機能な2入力の論理ゲートデバイスとして動作させると同時に、マルチドット単電子デバイス特有のドットサイズの揺らぎを許容するため、制御ゲート電圧を変えて、2入力の論理関数を制御ゲート電圧で可変とすることを目指した。その結果、主要な2入力の論理関数のすべてを性gyゲート電圧を変えることで表現できることを実験的に示した。
2.シミュレーションによる評価
上記の多入力ゲートドットアレイデバイスについて、ランダムなトンネル現象を考慮した伝導特性評価シミュレータを構築し、ナノドットのサイズ揺らぎをどの程度緩和できるかを検討した。その結果、ドットの配置を考慮することで小さな規模のドットアレイを仮定したにもかかわらず、高い確率でフレキシブルな論理機能可変デバイスが実現できることが判明した。

報告書

(1件)
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (24件)

  • [雑誌論文] Silicon Single-Charge Transfer Devices2008

    • 著者名/発表者名
      小野, 藤原, 西口, 高橋, 猪川
    • 雑誌名

      Journal of Physics and Chemistry of Solid 69

      ページ: 702-707

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-electron transistor properties of Fe-SrF_2 granular films2008

    • 著者名/発表者名
      細谷, 有田, 西尾, 太田, 竹崎, 浜田, 高橋, Jung-Bum Choi
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: B 147

      ページ: 100-104

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stochastic data processing circuit based on single electrons using nano field-effect transistors2008

    • 著者名/発表者名
      西口, 小野, 藤原, 猪川, 高橋
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 92

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 単電子デバイスを用いたSi集積回路(最近の展望)2008

    • 著者名/発表者名
      高橋庸夫
    • 雑誌名

      応用物理 77

      ページ: 281-285

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 新原理デバイスの今後の展開=Beyond CMOSの可能性2008

    • 著者名/発表者名
      高橋庸夫
    • 雑誌名

      電気学会誌 128

      ページ: 168-171

    • NAID

      10021128926

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Charge Offset Stability in Tunable-Barrier Si SET Devices2007

    • 著者名/発表者名
      N. M. Zimmerman, B. J. Simonds, 藤原, 小野, 高橋, 猪川
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 90

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conductance modulation by individual acceptors in Si nano-scale field-effect transistors2007

    • 著者名/発表者名
      小野, 西口, 藤原, 山口, 猪川, 高橋
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 90

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transfer and Detection of Single Electrons using Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistors2007

    • 著者名/発表者名
      W.C. Zhang, 西口, 小野, 藤原, 山口, 猪川, 高橋, N.J. Wu
    • 雑誌名

      IEICE Transactions of Electron E90-C

      ページ: 943-948

    • NAID

      110007519656

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Infrared detection with silicon nano transistors2007

    • 著者名/発表者名
      西口, 小野, 藤原, 山口, 猪川, 高橋
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 90

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous Resistance Ridges along Filling Factor υ=4i: Evidence for a New Type of Many-body Effect2007

    • 著者名/発表者名
      高品, M. Brun, 大田, D.K. Maude, 藤原, 小野, 高橋, 平山
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 99

      ページ: 249-266

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of a Two-Bit-per-Cell Content-Addressable Memory Using Single-Electron Transistors2007

    • 著者名/発表者名
      出川, 青木, 樋口, 猪川, 高橋
    • 雑誌名

      Journal of Multiple-Valued Logic and Soft Computing 13

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Multi functional Single-electron device using Si nanodot array and multi-input gates, Collected Papers p.00 (,@Sapporo)2008

    • 著者名/発表者名
      開澤, 有田, 藤原, 山崎, 小野, 猪川, 高橋
    • 学会等名
      2008 International Symposium on Global COE Program of Center for Next-Generation Information Technology based on Knowledge Discovery and Knowledge Federation (GCOE-NGIT 2008, Hokkaido University)
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Siナノドットナノドットアレイを用いた2入力・2出力単電子デバイス2008

    • 著者名/発表者名
      開澤、胄、有田、高橋
    • 学会等名
      応用物理学会日本光学会北海道支部合同学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] W、Mo電極によるPr_<0.7>Ca_<0.3>MnO_3薄膜I-Vヒステリシス特性評価2008

    • 著者名/発表者名
      梶、藤井、近藤、浜田、有田、高橋
    • 学会等名
      応用物理学会日本光学会北海道支部合同学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 単層Feナノドット薄膜における膜構造と電気伝導特性の成膜条件依存性2008

    • 著者名/発表者名
      若杉、太田、浜田、有田、高橋
    • 学会等名
      応用物理学会日本光学会北海道支部合同学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] ナノメートルサイズ半導体微結晶研究WG活動報告(4)2008

    • 著者名/発表者名
      木下、福中、岸本、金光、白石、高橋、伊藤、夏井、若月、依田
    • 学会等名
      第24回宇宙利用シンポジウム(日本学術会議主催)
    • 発表場所
      日本科学未来館
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] パーマロイ薄膜における磁壁移動と磁気抵抗曲線の直接同時観察2008

    • 著者名/発表者名
      笹川、村上、浜田、有田, 高橋
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会・日本金属学会両北海道支部合同、平成19年度冬季講演大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Siナノドットアレイを用いた2出力単電子デバイスの半加算器動作2008

    • 著者名/発表者名
      開澤、胄、有田、藤原, 山崎, 小野, 猪川, 高橋
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術報告 電子デバイス研究会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] シリコンナノドットを用いた論理機能選択デバイス2008

    • 著者名/発表者名
      高橋、有田、藤原、西口、開澤
    • 学会等名
      特定領域研究「ポストスケール」第2回成果報告会
    • 発表場所
      秋葉原コンベンションホール
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Tunnel current measurement of MgO nano-regions during TEM observation2007

    • 著者名/発表者名
      有田, 大窪, 浜田, 高橋
    • 学会等名
      EMRS 2007 Spring Meeting (EMRS-07)
    • 発表場所
      Strasbourg, France
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Magnetoresistance of Fe-SrF2 single electron transistors2007

    • 著者名/発表者名
      細谷, 太田, 西尾, 浜田, 有田, 高橋, Jung-Bum Choi:
    • 学会等名
      EMRS 2007 Spring Meeting (EMRS-07)
    • 発表場所
      Strasbourg, France
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Dopant-mediated charge transport in boron-doped nano MOSFETs2007

    • 著者名/発表者名
      小野, M. Khalafalla, 西口, 高品, 山口, 藤原, 堀口, 猪川, 高橋
    • 学会等名
      2007 Silicon Nanoelectronics Workshop (SNW-07)
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Single-electron device using Si nanodot array and multi-input gates2007

    • 著者名/発表者名
      開澤, 有田, 藤原, 山崎, 小野, 猪川, 高橋, Jung-Bum Choi
    • 学会等名
      2007 Silicon Nanoelectronics Workshop (SNW-07)
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Novel-Functional Single-Electron Device Using Nanodot Array and Multiple Input Gates2007

    • 著者名/発表者名
      高橋, 開澤, 有田, 藤原, 山崎, 小野, 猪川
    • 学会等名
      Third International Workshop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
    • 発表場所
      東北大学
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Charge transport in boron-doped nano MOSFETs: Towards single-dopant electronics2007

    • 著者名/発表者名
      小野, M.A.H. Khalafalla, 西口, 高品, 藤原, 堀口, 猪川, 高橋
    • 学会等名
      The Fifth International Symposium on Control of Semiconductor Interface
    • 発表場所
      首都大学東京(八王子)
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] TEMを用いたナノ領域のトンネル伝導計測2007

    • 著者名/発表者名
      有田, 大窪, 広瀬, 浜田, 高橋
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第63回学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟コンベンションセンター)
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Pr_<0.7>Ca_<0.3>MnO_3薄膜の抵抗変化型ヒステリシス特性2007

    • 著者名/発表者名
      藤井、梶、近藤、浜田、有田、高橋
    • 学会等名
      STARCシンポジウム2007
    • 発表場所
      大阪:千里阪急ホテル
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 2出力端子を取り付けたSiナノドットアレイを用いた半加算器動作2007

    • 著者名/発表者名
      開澤、有田、藤源、山崎、猪川、高橋
    • 学会等名
      秋季応用物理学会
    • 発表場所
      札幌:北海道工業大
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 単層Feナノドットにおける磁気抵抗効果の膜厚依存性2007

    • 著者名/発表者名
      太田、細谷、西尾、浜田、有田、高橋
    • 学会等名
      秋季応用物理学会
    • 発表場所
      札幌:北海道工業大
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] MgO層に挟まれた単層Fe島状極薄膜の膜構造と磁気抵抗効果2007

    • 著者名/発表者名
      太田、細谷、西尾、浜田、有田、高橋
    • 学会等名
      応用磁気学会
    • 発表場所
      学習院大
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Si探針の熱酸化プロセスによる尖鋭化2007

    • 著者名/発表者名
      有田, 村田, 大窪, 浜田, 高橋
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 発表場所
      岐阜大
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] NiFe/Cu/NiFe三層膜のローレンツ顕微鏡観察2007

    • 著者名/発表者名
      藤井, 有田, 村上, 浜田, 高橋
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 発表場所
      岐阜大
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 単電子デバイスとその場計測の重要性2007

    • 著者名/発表者名
      高橋庸夫
    • 学会等名
      学振ナノプローブテクノロジー第167委員会、第48回研究会
    • 発表場所
      ウェルシティ金沢
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] シリコンナノドットを用いた論理機能選択デバイス2007

    • 著者名/発表者名
      高橋、上野、開澤、有田
    • 学会等名
      特定領域研究「ポストスケール」第三回全体会議
    • 発表場所
      メルパルクNAGOYA
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Siナノドットナノドットアレイを用いた2入力・2出力単電子デバイス2007

    • 著者名/発表者名
      開澤、胄、有田、高橋
    • 学会等名
      特定領域研究「ポストスケール」第三回全体会議
    • 発表場所
      メルパルクNAGOYA
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2018-03-28  

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