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単一不純物制御シリコンナノエレクトロニクスに向けた原子スケール設計・評価技術創製

研究課題

研究課題/領域番号 22310085
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 マイクロ・ナノデバイス
研究機関北陸先端科学技術大学院大学 (2011-2012)
静岡大学 (2010)

研究代表者

水田 博  北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (90372458)

研究分担者 田部 道晴  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80262799)
研究期間 (年度) 2010 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円)
2012年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2011年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2010年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
キーワードナノデバイス / 不純物 / 第一原理計算 / ドーパント原子 / シリコンナノデバイス / 第一原理解析 / 不純物原子
研究概要

単一・少数不純物原子を含む極微細シリコンナノロッド、およびナノスタブ型トランジスタに対して、第一原理電子状態・非平衡量子輸送シミュレーションによる大規模解析を行い、ボーア半径と同程度のナノ構造内に埋め込まれたドーパント原子の電子状態と安定位置を解明した。実効的LUMO軌道の同定に際して、射影状態密度の空間分布と3次元波動関数可視化の手法を導入し、電極を備えたナノ構造内でのドナー電子束縛エネルギーの定量的評価に初めて成功した。

報告書

(4件)
  • 2012 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2013 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (34件)

  • [雑誌論文] Electron-tunneling operation of single-donor-atom transistors at elevated temperatures2013

    • 著者名/発表者名
      E. Hamid, D. Moraru, Y. Kuzuya, T.Mizuno, Le The Anh, H. Mizuta, and M.Tabe
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: Vol.87

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photon-Induced Random Telegraph Signal Due to Potential Fluctuation of a Single Donor‐Acceptor Pair in Nanoscale Si p‐n Junctions2012

    • 著者名/発表者名
      A. Udhiarto, D. Moraru, S. Purwiyanti,Y. Kuzuya, T. Mizuno, H. Mizuta, and M.Tabe
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Exp

      巻: Vol. 5

    • NAID

      10031126442

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] '第一原理計算によるシリコンナノトラジスタ中の 単一リン不純物の電子状態解析'2012

    • 著者名/発表者名
      葛屋, モラル, 水野, 田部, 水田
    • 雑誌名

      電子情報通信学会・信学技報

      巻: Vol. 111 ページ: 7-11

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photon-Induced Random Telegraph Signal Due to Potential Fluctuation of a Single Donor–Acceptor Pair in Nanoscale Si p–n Junctions2012

    • 著者名/発表者名
      A. Udhiarto, D. Moraru, S. Purwiyanti, Y. Kuzuya, T. Mizuno, H. Mizuta, and M. Tabe
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Exp

      巻: 5

    • NAID

      10031126442

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron-tunneling operation of single-donor-atom transistors at elevated temperatures2012

    • 著者名/発表者名
      E. Hamid, D. Moraru, Y. Kuzuya, T. Mizuno, Le The Anh, H. Mizuta, and M. Tabe
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 87

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 第一原理計算によるシリコンナノトラジスタ中の単一リン不純物の電子状態解析2012

    • 著者名/発表者名
      葛屋陽平, モラルダニエル, 水野武志, 田部道晴, 水田博
    • 雑誌名

      電子情報通信学会・信学技報

      巻: IEICE-111 ページ: 7-11

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] 'Theory of quasiballistic transport through nanocrystalline silicon dots'2011

    • 著者名/発表者名
      N. Mori, H. Minari, S. Uno, H. Mizuta and N. Koshida
    • 雑誌名

      Appl.Phys. Lett

      巻: Vol. 98

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 'Strain distribution analysis of sputter-formed strained Si by tip-enhanced Raman spectroscopy'2011

    • 著者名/発表者名
      H. Hanafusa, N. Hirose, A. Kasamatsu,T. Mimura, T. Matsui, H.M.H. Chong, H.Mizuta and Y Suda
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Exp

      巻: Vol. 4

    • NAID

      10027783571

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strain distribution analysis of sputter-formed strained Si by tip-enhanced Raman spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      H.Hanafusa, N.Hirose, A.Kasamatsu, T.Mimura, T.Matsui, H.M.H.Chong, H.Mizuta, Y Suda
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Express

      巻: 4

    • NAID

      10027783571

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theory of quasi-ballistic transport through nanocrystalline silicon dots2011

    • 著者名/発表者名
      N.Mori, H.Minari, S.Uno, H.Mizuta, N.Koshida
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett.

      巻: 98

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Ab initio study of binding energy for single phosphorus donor in silicon nano stub-shaped channel2013

    • 著者名/発表者名
      L. T. Anh, Y. Kuzuya, D. Moraru, T.Mizuno, Manoharan M., M. Tabe and H.Mizuta
    • 学会等名
      第60回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学, 神奈川
    • 年月日
      2013-03-29
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Ab initio study of binding energy for single phosphorus donor in silicon nano stub-shaped channel2013

    • 著者名/発表者名
      L. T. Anh, Y. Kuzuya, D. Moraru, T. Mizuno, Manoharan M., M. Tabe and H. Mizuta
    • 学会等名
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Ab initio study of Phosphorus donor states in a single dopant transistor with a stub-shaped channel2012

    • 著者名/発表者名
      L. T. Anh, Y. Kuzuya, D. Moraru, T.Mizuno, M. Muruganathan, M. Tabe and H.Mizuta
    • 学会等名
      Conference on Computational Physics (CCP2012)
    • 発表場所
      Kobe, Hyogo
    • 年月日
      2012-10-17
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Experimental and ab initio study of donor state deepening in nanoscale SOI-MOSFETs2012

    • 著者名/発表者名
      D. Moraru, E. Hamid, Y. Kuzuya, T.Mizuno, H. Mizuta and M. Tabe
    • 学会等名
      IUMRS-International Conference on Electronic Materials(IUMRS-ICEM 2012)
    • 発表場所
      Yokohama,Kanagawa
    • 年月日
      2012-09-25
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Ionization energy enhancement and high temperature operation of single-dopant transistors2012

    • 著者名/発表者名
      E. Hamid, D. Moraru, Y. Kuzuya, T.Mizuno, L.T. Anh, H. Mizuta and M. Tabe
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学, 愛媛
    • 年月日
      2012-09-13
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Ab initio study of Phosphorus donor in Si nano-structures: Wave function analysis of P-doped Si nano wire and P-doped Si nano disk2012

    • 著者名/発表者名
      L. T. Anh, D. Moraru, Y. Kuzuya, M. Tabe,H. Mizuta
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学, 愛媛
    • 年月日
      2012-09-13
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] シリコンナノPN接合の電子状態2012

    • 著者名/発表者名
      葛屋, モラル, 水野, 田部, 水田
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学, 愛媛
    • 年月日
      2012-09-13
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Ab initio analysis of donor state deepening in Si nano-channels2012

    • 著者名/発表者名
      D. Moraru, Y. Kuzuya, E. Hamid, T.Mizuno, M. Tabe and H. Mizuta
    • 学会等名
      IEEE Silicon Nanoelectronics Workshop
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2012-06-11
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] シリコンナノ構造におけるリンドナー電子状態の空間分布2012

    • 著者名/発表者名
      葛屋, モラル, 水野, 田部, 水田
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学, 東京
    • 年月日
      2012-03-17
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] シリコンナノ構造におけるリンドナー電子状態の空間分布2012

    • 著者名/発表者名
      葛屋陽平, モラルダニエル, 水野武志, 田部道晴, 水田博
    • 学会等名
      2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2012-03-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 第一原理計算によるシリコンナノトラジスタ中の 単一リン不純物の電子状態解析2012

    • 著者名/発表者名
      葛屋, モラル, 水野, 田部, 水田
    • 学会等名
      電子情報通信学会・電子デバイス研究会・シリコン材料・デバイス研究会
    • 発表場所
      北海道大学, 北海道
    • 年月日
      2012-02-07
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 第一原理計算によるシリコンナノトラジスタ中の単一リン不純物の電子状態解析2012

    • 著者名/発表者名
      葛屋陽平, モラルダニエル, 水野武志, 田部道晴, 水田博
    • 学会等名
      電子情報通信学会・電子デバイス研究会・シリコン材料・デバイス研究会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道)
    • 年月日
      2012-02-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Ab initio study of Phosphorus donor states in a single dopant transistor with a stub-shaped channel2012

    • 著者名/発表者名
      L. T. Anh, Y. Kuzuya, D. Moraru, T. Mizuno, Manoharan M., M. Tabe and H. Mizuta
    • 学会等名
      Conference on Computational Physics (CCP2012)
    • 発表場所
      Kobe
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Experimental and ab initio Study of Donor State Deepening in Nanoscale SOI-MOSFETs2012

    • 著者名/発表者名
      D. Moraru, E. Hamid, Y. Kuzuya, T. Mizuno, H. Mizuta, and M. Tabe
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials 2012
    • 発表場所
      Yokohama
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Ab initio analysis of donor state deepening in Si nano-channels2012

    • 著者名/発表者名
      D. Moraru, Y. Kuzuya, E. Hamid, T. Mizuno, M. Tabe and H. Mizuta
    • 学会等名
      IEEE Silicon Nanoelectronics Workshop 2012
    • 発表場所
      Honolulu
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] シリコンナノpn接合の電子状態2012

    • 著者名/発表者名
      葛屋、モラル、水野、田部、水田
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Ab initio study of Phosphorus donor in Si nano-structures: Wave function analysis of P-doped Si nano wire and P-doped Si nano disk2012

    • 著者名/発表者名
      L. T. Anh, D. Moraru, Y. Kuzuya, Mi. Tabe, H. Mizuta
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Ionization energy enhancement and high temperature operation of single-dopant transistors2012

    • 著者名/発表者名
      E. Hamid, D. Moraru, Y. Kuzuya, T. Mizuno, L.T. Anh, H. Mizuta and M. Tabe
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Single-dopant simulation: DOS and carrier transport(招待講演)2011

    • 著者名/発表者名
      H. Mizuta, Y. Kuzuya, D. Moraru, T.Mizuno and M. Tabe
    • 学会等名
      Italy-Japan Workshop on Single Atom Control for Future Nanoelectronics
    • 発表場所
      Waseda University, Tokyo
    • 年月日
      2011-11-10
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Single-dopant simulationm : DOS and carrier transport2011

    • 著者名/発表者名
      H.Mizuta, Y.Kuzuya, D.Moraru, T.Mizuno, M.Tabe
    • 学会等名
      Italy-Japan Workshop on Single Atom Control for Future Nanoelectronics
    • 発表場所
      Tokyo (Waseda University)(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-10
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Strain effects on avalanche multiplication in a silicon nanodot array2011

    • 著者名/発表者名
      N. Mori, H. Minari, S. Uno, H. Mizuta and N. Koshida
    • 学会等名
      2011 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2011)
    • 発表場所
      Nagoya, Aichi
    • 年月日
      2011-09-29
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Strain effects on avalanche multiplication in a silicon nanodot array2011

    • 著者名/発表者名
      N.Mori, H.Minari, S.Uno, H.Mizuta, N.Koshida
    • 学会等名
      2011 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2011)
    • 発表場所
      Nagoya (Aichi Industry & Labor Center)
    • 年月日
      2011-09-29
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 少数ドーパントを有するシリコンナノロッドの状態解析2011

    • 著者名/発表者名
      葛屋, モラル, 水野, 田部, 水田
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学, 山形
    • 年月日
      2011-09-01
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 少数ドーパントを有するシリコンナノロッドの状態解析2011

    • 著者名/発表者名
      葛屋陽平, モラルダニエル, 水野武志, 田部道晴, 水田博
    • 学会等名
      2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形)
    • 年月日
      2011-09-01
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 単一ドーパントシミュレーション:ナノ構造内ドーパント原子の状態と電子輸送2011

    • 著者名/発表者名
      モラル, 葛屋, 水野, 田部, 水田
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会シンポジウム: Extended CMOS のためのDeterministic ドーピングと単一ドーパントデバイス
    • 発表場所
      山形大学, 山形
    • 年月日
      2011-08-29
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 単一ドーパントシミュレーション:ナノ構造内ドーパント原子の状態と電子輸送2011

    • 著者名/発表者名
      モラルダニエル, 葛屋陽平, 水野武志, 田部道晴, 水田博
    • 学会等名
      2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会シンポジウム:Extended CMOS のためのDeterministicドーピングと単一ドーパントデバイス
    • 発表場所
      山形大学(山形)
    • 年月日
      2011-08-29
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Impact ionization and avalanche multiplication in a silicon nanodot array2011

    • 著者名/発表者名
      N. Mori, H. Minari, S. Uno, H. Mizuta and N. Koshida
    • 学会等名
      17th International Conference on Electron Dynamics in Semiconductors, Optoelectronics and Nanostructures (EDISON17)
    • 発表場所
      Santa Barbara, USA
    • 年月日
      2011-08-09
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Impact ionization and avalanche multiplication in a silicon nanodot array2011

    • 著者名/発表者名
      N.Mori, H.Minari, S.Uno, H.Mizuta, N.Koshida
    • 学会等名
      17th International Conference on Electron Dynamics in Semiconductors, Optoelectronics and Nanostructures (EDISON17)
    • 発表場所
      Santa Barbara (USA)
    • 年月日
      2011-08-09
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 単一不純物を有するシリコンナノロッドの第一原理解析2011

    • 著者名/発表者名
      葛屋, 三木, モラル, 水野, 田部, 水田
    • 学会等名
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東日本大震災の為、講演予稿集の発行のみ
    • 年月日
      2011-03-09
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 単一不純物を有するシリコンナノロッドトランジスタの第一原理解析2011

    • 著者名/発表者名
      葛屋陽平
    • 学会等名
      2010年春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東日本大震災の為、講演予稿集の発行のみ
    • 年月日
      2011-03-09
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Scaled Silicon NEM-SET Hybrid Devices (Invited Talk)2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Mizuta
    • 学会等名
      International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology (ICSICT2010)
    • 発表場所
      Shanghai
    • 年月日
      2010-11-03
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Scaled Silicon NEM-SET Hybrid Devices (招待講演)2010

    • 著者名/発表者名
      H. Mizuta
    • 学会等名
      International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology (ICSICT2010)
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2010-11-02
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Scaled Silicon Nanoelectromechanical Systems (Keynote Lecture)2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Mizuta
    • 学会等名
      7^<th> International Workshop on Functional and Nanostructured Materials (FNMA2010)
    • 発表場所
      Malta
    • 年月日
      2010-07-18
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Scaled Silicon Nanoelectromechanical Systems (基調講演)2010

    • 著者名/発表者名
      H. Mizuta
    • 学会等名
      7th International Workshop on Functional and Nanostructured Materials (FNMA2010)
    • 発表場所
      Villa Bighi, Malta
    • 年月日
      2010-07-11
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2019-07-29  

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