| 研究課題/領域番号 |
20H00241
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
小野 行徳 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80374073)
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| 研究分担者 |
池田 浩也 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (00262882)
藤原 聡 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 上席特別研究員 (70393759)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
41,990千円 (直接経費: 32,300千円、間接経費: 9,690千円)
2023年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2022年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2021年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2020年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
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| キーワード | シリコン / MOSトランジスタ / 電子流体効果 / 金属絶縁体転移 / クーロンドラッグ / 電子正孔２重層 / 電子流体 / 電子電子散乱 / エネルギー消費 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本課題は、研究代表者の先行研究を基礎とし、これまで物理の対象でしかなかった電子流体を集積回路分野へ応用し、新規な電子工学確立を目指すものである。ここでは、MOS電子系を弱反転から強反転まで変化させ、電子密度をパラメータとして、粘度とデバイス性能の対応関係を調べる。特に、MOS電子系の粘度を計測するとともに、電子流体効果によるチャネルエッジ散乱の抑止効果を実証する。また、電子流体によるスイッチング機能を評価するためのデバイス構造を提案し、スイッチング動作における低消費電力性を実証する。さらに、現在30K程度に留まっている動作温度の上昇に向け、電子流体におけるエネルギー散逸機構を解明する。
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| 研究成果の概要 |
本課題では、電子流体デバイスを創生すべく、電子間、あるいは電子正孔間の相互作用に関する実験を行い以下の知見を得た。第一に、電子間相互作用の制御に向けて、Silicon-on-insulator（SOI）層に形成された２次元電子系の金属絶縁体転移を調べ、臨界伝導度をゲート制御できることを示した。第二に、新たに電子・正孔間の流体効果の発現とデバイス応用を念頭に、SOI層に形成された電子・正孔二重層のドラッグ効果を調べ、大きな遠隔クーロン相互作用が働いていることを示した。第三に、極近接した電子・正孔二重層の形成手法を提案し、ボーア半径程度に極近接する電子・正孔二重層の形成とその観測に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
外的散乱過程が電子伝導を支配する限り、電子の運動量とエネルギーの散逸は避けがたく、これが集積回路の性能向上を阻害する根源的な問題となっている。本課題は、この問題を解決するために、電子流体効果を利用した新規デバイスを創生すべく、その基礎検討を行うものである。電子流体効果発現のために重要となる電子間相互作用、電子正孔間相互作用を、シリコンMOSトランジスタ構造を基軸に調べ、幾つかの新規デバイス構造も提案した。特に極近接電子正孔２重層形成手法の提案と実証は、Communication Physics（Nature publishing）に掲載され、新聞等にも取り上げられるなど注目を集めた。
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