| 研究課題/領域番号 |
19H05618
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| 研究種目 |
基盤研究(S)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
大区分C
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| 研究機関 | 大阪公立大学 (2022-2023)
大阪府立大学 (2019-2021) |
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研究代表者 |
藤村 紀文 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (50199361)
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| 研究分担者 |
吉村 武 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30405344)
是枝 聡肇 立命館大学, 理工学部, 教授 (40323878)
佐藤 琢哉 東京工業大学, 理学院, 教授 (40451885)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
203,060千円 (直接経費: 156,200千円、間接経費: 46,860千円)
2023年度: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2022年度: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 32,500千円 (直接経費: 25,000千円、間接経費: 7,500千円)
2020年度: 55,770千円 (直接経費: 42,900千円、間接経費: 12,870千円)
2019年度: 80,080千円 (直接経費: 61,600千円、間接経費: 18,480千円)
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| キーワード | 強誘電体 / 素励起 / コヒーレント状態 / 急峻スイッチトランジスタ / 負性容量 / 電気熱量効果 / 熱マネジメントデバイス / 固体熱ダイオード / 1 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
「強誘電体/半導体界面に生じる負性容量効果を利用した超低消費電力駆動不揮発FET」と「電気熱量効果を用いたモノリシック熱マネジメントデバイス」は，超低消費電力IoTシステムの構築に貢献できる革新的なデバイスとして大きな期待が寄せられている．一方でそれらのデバイスの動作に対する明確な物理描像は構築されていない．本申請では，高速で駆動するデバイス物性を評価する方法として，強誘電体に存在する多彩な素励起を利用する方法を提案する．申請年度内にフォノン・マグノンと熱波動のコヒーレンス状態を利用してnsec程度の高速で変化するデバイス物性の新しい評価方法を確立し，デバイスデザインに向けた指導原理を構築する．
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| 研究成果の概要 |
負性容量FET動作の物理描像として、強誘電体/半導体界面における減分極電界と空乏層形成の影響であることを明らかにし、内部電荷移動の正確な評価法を開発した。また強誘電体にfsレーザーを照射してコヒーレントフォノンやフォノン・ポラリトンを励起させ、その試料内空間伝播（THz放射）の時間分解イメージングに初めて成功した。これは、新規な素励起の評価方法であり、その空間マッピングは極めて貴重な情報である。さらに、熱拡散の振る舞いが熱波動へと変化する様子を初めて捉え、熱輸送の波動性を利用することで，熱伝導方程式に支配される従来の枠組みを根本的に取り払い，波動原理に基く新しい熱デバイスの設計を可能にした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
超低消費電力で動作する急峻スイッチトランジスタと高効率冷却素子という２つの革新的強誘電体デバイス開発の指導原理となる物性を評価する方法として強誘電体に存在する多彩な素励起を利用する方法を提案し、フォノン・マグノンや熱波動のコヒーレンス状態を利用してnsec程度の高速で変化するデバイスの設計やその物性の新しい評価を行うための基盤技術を開発することができた。AIチップとして期待されるリザーバーコンピューティング素子の超低消費電力化やその素子を効果的に冷却する素子の新規な評価方法によって明確な動作機構を提供することは，ビッグデーターによる社会課題が蓄積するIoT社会にとって不可欠な技術である。
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| 評価記号 |
事後評価所見 (区分)
A-: 研究領域の設定目的に照らして、概ね期待どおりの成果があったが、一部に遅れが認められた
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評価記号 |
中間評価所見 (区分)
B: 研究領域の設定目的に照らして研究が遅れており、今後一層の努力が必要である
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