ナノスケール素子における長距離クーロン相互作用のシミュレーションによる研究

• 研究課題/領域番号: 21360160
• 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: 筑波大学
• 研究代表者: 佐野 伸行 筑波大学, 数理物質系, 教授 (90282334)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2011年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2010年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円); 2009年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
• キーワード: 電子デバイス / 集積回路 / 半導体デバイス / デバイス・シミュレーション / ボルツマン輸送方程式 / モンテカルロ法 / クーロン相互作用 / 電子輸送 / 計算物理 / 半導体物性

研究概要

クーロン相互作用を高精度に導入したモンテカルロ・シミュレータを用いて、ダブルゲート構造のもとでのクーロン相互作用のデバイス特性への影響とその物理機構を検討した。また、デバイス内部での局所状態密度を調べることで、ポテンシャル揺らぎのデバイス内での変化を明らかにすることで、高濃度にドープされたソースおよびドレイン内では電子の巨視的流れがあることを見出した。また、デバイス形状(サイズ)を変化させることで、高濃度領域での電子輸送機構のサイズ依存性を明らかにした。そして、クーロン相互作用によるデバイス特性の劣化が、プラズモン励起によってチャネル長10 nm 程度以下で顕在化することを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] One-Flux Theory of Saturated Drain Current in Nanoscale Transistors (2012)
  • 著者名/発表者名: T-w.Tang, M.V.Fischetti, S.Jin, N.Sano
  • 雑誌名: Solid State Electron 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of the Coulomb Interaction on Nano-Scale Silicon Device Characteristics (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Sano
  • 雑誌名: J. Comp. Electron 巻: 10 号: 1-2 ページ: 98-103
  • DOI: 10.1007/s10825-010-0327-6
  • NAID: 120007130717
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quasi-Ballistic Transport in Nano-Scale Devices : Boundary Layer, Potential Fluctuation, and Coulomb Interaction (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Sano, T.Karasawa
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 470 ページ: 207-213
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.470.207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of the Coulomb Interaction on Nano-Scale Silicon Device Characteristics (2011)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Sano
  • 雑誌名: J.Comp.Electron. 巻: 98 ページ: 98-103
  • NAID: 120007130717
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monte Carlo Study of the Coulomb Interaction in Nano-Scale Silicon Devices (2011)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Sano
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 巻: 50
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monte Carlo Study of the Coulomb Interaction in Nano-Scale Silicon Devices (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Sano
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 50 号: 1R ページ: 010108-010108
  • DOI: 10.1143/jjap.50.010108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Consistent Simulation of Intermediate Band Solar Cell : Effect of Occupation Rate on Device Characteristics (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshida, Y. Okada and N. Sano
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 97 号: 13
  • DOI: 10.1063/1.3488815
  • NAID: 120007137892
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pinch-off Voltage Lowering in Polycrystalline-Silicon Thin-Film Transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Ikeda and N. Sano
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 50 号: 1R ページ: 014301-014301
  • DOI: 10.1143/jjap.50.014301
  • NAID: 40017446836
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Consistent Simulation of Intermediate Band Solar Ce-Effect of Occupation Rate on Device Characteristics (2010)
  • 著者名/発表者名: Katsuhisa Yoshida, Yoshitaka Okada, Nobuyuki Sano
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 巻: 97
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scaling FETs to 10 nm : Coulomb Effects, Source Starvation, and Virtual Source (2009)
  • 著者名/発表者名: M. V. Fischetti, S. Jin, T.-w. Tang, P. Asbeck, Y. Taur, S. E. Laux, and N. Sano
  • 雑誌名: J. Comp. Electron 巻: 2 号: 2 ページ: 60-77
  • DOI: 10.1007/s10825-009-0277-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of Photon-Induced Drain Current in Polycrystalline-Silicon Thin-Film Transistors (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Ikeda and N. Sano
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 48 号: 10 ページ: 101201-101201
  • DOI: 10.1143/jjap.48.101201
  • NAID: 40016796029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hole Mobility Enhancement Caused by Gate-Induced Vertical Strain in Gate-First Full-Metal High-k pFETs using Ion-Beam W (2009)
  • 著者名/発表者名: F. Ootsuka, A. Katakami, K. Shirai, H. Nakata, T. Eimori, Y. Nara, Y. Ohji, K.Shimura, S. Horii, N. Sano, K. Yamabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 48 号: 5R ページ: 056502-056502
  • DOI: 10.1143/jjap.48.056502
  • 査読あり
• [雑誌論文] 最先端デバイスのモンテカルロ法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐野伸行
  • 雑誌名: 電気学会誌 巻: 12月号 ページ: 796-799
  • NAID: 10026224039
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of Photon-Induced Drain Current in Polycrystalline-Silicon Thin-Film Transistors (2009)
  • 著者名/発表者名: F.Ootsuka, A.Katakami, K.Shirai, H.i Nakata, T.Eimori, Y.Nara, Y.Ohji, K.Shimura, S.Horii, N.Sano, K.Yamabe
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 48
  • NAID: 40016796029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of Photon-Induced Drain Current in Polycrystalline-Silicon Thin-Film Transistors (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Ikeda, N.Sano
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 48
  • NAID: 40016796029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scaling FETs to 10nm : Coulomb Effects, Source Starvation, and Virtua 1 Source (2009)
  • 著者名/発表者名: M.V.Fischetti, S.Jin, T.-w.Tang, P.Asbeck, Y.Taur, S.E.Laux, N.Sano
  • 雑誌名: J.Comp.Electron. 2 ページ: 60-77
  • 査読あり
• [学会発表] The Role of High-Doped Source and Drain on Device Performance in Nano-Scale Si-MOSFETs (2011)
  • 著者名/発表者名: (INVITED) N. Sano
  • 学会等名: 2011 International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai (IMFEDK)
  • 発表場所: Kansai Univ
• [学会発表] Self-Consistent Monte Carlo Study of the Coulomb Interaction under Nano-Scale Device Structures (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Sano
  • 学会等名: The American Physica Society March Meeting
  • 発表場所: Dallas, U.S.A
• [学会発表] The Role of High-Doped Source and Drain on Device Performance in Nano-Scale Si-MOSFETs (2011)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Sano
  • 学会等名: 2011 International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai (IMFEDK)
  • 発表場所: Kansai Univ.(Osaka)(INVITED)
• [学会発表] Model-Comparison Study of Quasi-Ballistic Electron Transport in Nanoscale Semiconductor Devices (2010)
  • 著者名/発表者名: T-w. Tang, I. Yoon, N. Sano, S. Jin, M. Fischetti, and Y. J. Park
  • 学会等名: International Workshop on Computational Electronics (IWCE-14)
  • 発表場所: Pisa, Italy
• [学会発表] Quasi-Ballistic Transport in Nano-Scale Devices : Boundary Layer, Potential Fluctuation, and Coulomb Interaction (2010)
  • 著者名/発表者名: (INVITED) N. Sano
  • 学会等名: International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices (SISPAD-2010)
  • 発表場所: Bologna, Italy
• [学会発表] Self-Consistent Drift-Diffusion Approach for Analysis of Intermediate Band Solar Cells with Multi-Stacked Quantum Dots (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshida, Y. Okada, and N. Sano
  • 学会等名: 25th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition (25thEUPVSEC)
  • 発表場所: Valencia, Spain
• [学会発表] Validation of nuclear reaction models relevant to cosmic-ray neutron induced single-event effects in microelectronics (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Abe, Y. Watanabe, S. Hirayama, N. Sano, Y. Tosaka, M. Tsutsui, H. Furuta and T. Imamura
  • 学会等名: International Nuclear Physics Conference (INPC 2010)
  • 発表場所: Vancouver, Canada
• [学会発表] Quasi-Ballistic Transport in Nano-Scale Devices : Boundary Layer, Potential Fluctuation, and Coulomb Interaction (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Sano and T. Karasawa
  • 学会等名: International Symposium on Technology Evolution for Silicon Nano-Electronics (ISTESNE)
  • 発表場所: Tokyo Institute of Technology
• [学会発表] Scaling FETs to 10 nm : Coulomb Effects, Source Starvation, and Virtual Source (2010)
  • 著者名/発表者名: (INVITED) M. V. Fischetti, S. Jin, T.-w. Tang, P. Asbeck, Y. Taur, S. E. Laux, N. Sano, and M. Rodwell
  • 学会等名: 217th ECS Meeting
  • 発表場所: Vancouver, Canada
• [学会発表] Quasi-Ballistic Transport in Nano-Scale Devices : Boundary Layer, Potential Fluctuation, and Coulomb Interaction (2010)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Sano
  • 学会等名: International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices(SISPAD-2010)
  • 発表場所: Bologna, Italy(招待講演)
• [学会発表] Numerical Analysis of Electron Transport in Quasi Quantum Dot Superlattice (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshida, Y. Okada and N. Sano
  • 学会等名: Workshop on Information, Nano and Photonics Technology 2009 (WINPTech2009)
  • 発表場所: Kobe University
• [学会発表] Physical Model and Mesh-Size Dependence in Drift-Diffusion Simulations for Single-Event Effects by Heavy Ions (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Shibano, N. Sano, Y. Tosaka, H. Furuta, M. Tsutsui, and K. Imamura
  • 学会等名: 2009 International Semiconductor Device Research Symposium (ISDRS 2009)
  • 発表場所: College Park, U.S.A
• [学会発表] Discrete Impurity and Mobility in Drift-Diffusion Simulations for Device Characteristics Variability (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Karasawa, K. Nakanishi, and N.Sano
  • 学会等名: 2009 International Semiconductor Device Research Symposium (ISDRS 2009)
  • 発表場所: College Park, U.S.A
• [学会発表] Self-Consistent Monte Carlo Device Simulations under Nano-Scale Device Structures : Role of Coulomb interaction, Degeneracy, and Boundary Condition (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Nakanishi, T. Uechi, and N. Sano
  • 学会等名: IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM-2009)
  • 発表場所: Baltimore
• [学会発表] Simulation of Electron Transport in Si Nano Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: (INVITED) N. Sano
  • 学会等名: G-COE PICE International Symposium on Silicon Nano Devices in 2030-Prospects by World's Leading Scientists
  • 発表場所: Tokyo Institute of Technology, Tokyo
• [学会発表] Scaling FETs to 10 nm : Coulomb Effects, Source Starvation, and Virtual Source (2009)
  • 著者名/発表者名: (INVITED) M. V. Fischetti, S. Jin, T.-w. Tang, P. Asbeck, Y. Taur, S. E. Laux, and N. Sano
  • 学会等名: International Workshop on Computational Electronics (IWCE-13)
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] Simulation of Electron Transport in Si Nano Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Sano
  • 学会等名: International Symposium on Silicon Nano Devices in 2030 -Prospects by World's Leading Scientists
  • 発表場所: 東工大蔵前ホール
• [備考]
  • URL: http://hermes.esys.tsukuba.ac.jp/