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雑音発生装置を組み込んだナノカーボン材料多形路確率共鳴素子の開発

公募研究

研究領域分子アーキテクトニクス:単一分子の組織化と新機能創成
研究課題/領域番号 26110518
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関大阪大学

研究代表者

赤井 恵  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50437373)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2014年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード分子エレクトロニクス / カーボンナノチューブ / 単分子 / 雑音 / 確立共鳴 / 確率共鳴 / 分子素子
研究実績の概要

電極間に架橋された単一SWNT素子にProtoporphyrin (PP), Zn-protoporphyrin (ZnPP), Phosphomolybdic acid (PMo12) の3種類の分子を修飾させ、SWNTを流れる直流電圧に、2状態間を遷移する離散的なRTS雑音が発生することを見出した。遷移頻度が低いPP分子のような場合は明らかな2状態が見られるが、遷移頻度の高いPMo12分子では、SWNT素子電流と分子修飾素子電流の違いは見分けがつきにくい。しかしながら一定時間の電流ヒストグラムからは分子修飾素子電流は明らかな2つのピークを示しており、その違いは明らかであった。
また、電流雑音の周波数特性評価、即ちパワースペクトル密度計測行ったところ、RTS雑音に対応するローレンツ型の依存性スペクトルが現れた。RTS雑音およびローレンツ型スペクトルは分子が吸着したときのみに観察されたことから分子由来であることが明らかである。これまでのCMOS研究によりRTS雑音はトラップサイトにおける一電子補足と放出といった一電子事象であることが示されている。また、パワースペクトラムにおけるローレンツ型ピークは、RTSが明確に電流-時間信号に認識できない分子修飾素子においても8割以上という高い確率で観察された。またローレンツスペクトラムの限界周波数特値は分子によって明確な違いを見せている。複数の素子に対し、CNT+PP:67.7±17.3 Hz、CNT+ZnPP:539.4±5.4 Hz、CNT+PMo12 :755.9±29.4 Hz、のように非常に狭い範囲で現れており、分子固有の酸化還元エネルギーのような物理量を反映していると考えられるが、吸着状態等その他の要因が強く関与している可能性も否定出来ない。
計測は室温において行われており、素子に使われたSWNTは半導体で、大部分がp型特性を強く示す為、十分なエネルギーを持った電子が比較的安定な分子の負の一価帯電状態を作り出し、放出されることで発生していると考えている。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Nanoscale analysis of multiwalled carbon nanotube by tip-enhanced Raman spectroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Songpol Chaunchaiyakul, Takeshi Yano, Kamonchanok Khoklang, Pawel Krukowski, Megumi Akai-Kasaya, Akira Saito, Yuji Kuwahara
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 99 ページ: 642-648

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2015.12.090

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Detection of Light Emission from (S)-PTCDI Molecules Adsorbed on Au(111) and NiAl(110) Surfaces Induced by a Scanning Tunneling2016

    • 著者名/発表者名
      Songpol Chaunchaiyakul,Megumi Akai-Kasaya, Akira Saito, Yusuke Miyake, Mitsuhiro Katayama, and Yuji Kuwahara
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 120 号: 7 ページ: 3964-3977

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b12313

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Coulomb-blockade transport in two-dimensional conductive polymer monolayer2015

    • 著者名/発表者名
      M. Akai-Kasaya, Y. Okuaki, S. Nagano, T. Mitani and Y. Kuwahara,
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 115 号: 19 ページ: 196801-196802

    • DOI

      10.1103/physrevlett.115.196801

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Self-Assembly Formation of M-Type Enantiomer of 2,13-Bis(hydroxymethyl)[7]-thiaheterohelicene Molecules on Au(111)2015

    • 著者名/発表者名
      Songpol Chaunchaiyakul, Pawel Krukowski, Takuro Tsuzuki, Yuto Minagawa, Megumi Akai-Kasaya, Akira Saito, Hideji Osuga, and Yuji Kuwahara
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 119 号: 37 ページ: 21434-21442

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b04961

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Advantages of flattened electrode in bottom contact single-walled carbon nanotube field-effect transistor2014

    • 著者名/発表者名
      A. Setiadi, *M. Akai-Kasaya, A. Saito, and Y. Kuwahara
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 105 号: 9 ページ: 93506-93506

    • DOI

      10.1063/1.4893748

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 単分子吸着によって発現する カーボンナノチュブ素子におけるランダムテレグラフシグナルノイズ2016

    • 著者名/発表者名
      藤井逸人,Agung Setiadi,赤井 恵,葛西誠也,金井康,松本和彦,桑原裕司
    • 学会等名
      2016年第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Coulomb-blockade in low-dimensional organic conductive polymer2016

    • 著者名/発表者名
      M Akai-Kasaya, Y Okuaki, S Nagano1, T. Mitani2 and Y Kuwahara
    • 学会等名
      Symposium on Surface Science (3S*16)
    • 発表場所
      St. Christoph in St. Anton am Arlberg, Austria
    • 年月日
      2016-02-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular Characterization using Current Noise Measurement of Carbon Nanotube Device2016

    • 著者名/発表者名
      M. Akai-Kasaya, A.Setiadi, H. Fujii, S. Kasai, Y. Kanai, K. Matsumoto, Y. Kuwahara
    • 学会等名
      The Symposium on Surface and Nano Science 2016 (SSNS’16)
    • 発表場所
      Furano Hokkaido Japan
    • 年月日
      2016-01-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular Characterization using Current Noise Measurement of Carbon Nanotubes Device2015

    • 著者名/発表者名
      Agung Setiadi, Hayato Fujii, Megumi Akai-Kasaya, Seiya Kasai, Yasushi Kanai, Kazuhiko Matsumoto, Yuji Kuwahara
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Coulomb-blockade transport in low-dimensional conjugated conductive polymers2015

    • 著者名/発表者名
      Megumi Akai-Kasaya1, S Nagano, T. Mitani and Y Kuwahara
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular characterization using current noise measurement of carbon nanotube device2015

    • 著者名/発表者名
      M. Akai-Kasaya, A.Setiadi, H. Fujii, S. Kasai, Y. Kanai, K. Matsumoto, Y. Kuwahara
    • 学会等名
      13th European Conference on Molecular Electronics (ECME)
    • 発表場所
      Strasbourg, France
    • 年月日
      2015-09-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular noise sources incorporated into carbo nanotube circuits aiming the emergence of collective stochastic rsonance2015

    • 著者名/発表者名
      Megumi Akai-Kasaya, Agung Setiadi, Hayato Fujii, Seiya Kasai, Yasushi Kanai, Kazuhiko Matsumoto, Yuji Kuwahara
    • 学会等名
      International workshop on molecular architectonics 2015
    • 発表場所
      Shiretoko Grand Hotel "Kita-Kobushi", Shiretoko, Japan
    • 年月日
      2015-08-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synaptic Functions of Electro-polymerization Micro/nano Wiring System Using in Artificial Neural Network2015

    • 著者名/発表者名
      D. N. Tuan, M. Akai-kasaya, T. Asai, A. Saito, Y. Kuwahara
    • 学会等名
      American Physics Society
    • 発表場所
      APS- March 2015 USA
    • 年月日
      2015-03-02 – 2015-03-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] GaAsナノワイヤFETおよびカーボンナノチューブ素子の電流雑音特性2015

    • 著者名/発表者名
      井上慎也、葛西誠也、アグン セティアディ、赤井恵
    • 学会等名
      電子情報通信学会シリコン材料デバイス・電子デバイス合同研究会
    • 発表場所
      北海道大学、札幌
    • 年月日
      2015-02-05 – 2015-02-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Coulomb brocade transport in two dimensional organic polymer layer2014

    • 著者名/発表者名
      M. Akai-Kasaya, Y. Kuwahara
    • 学会等名
      International Symposium on the Functionality of Organized Nanostructures
    • 発表場所
      Miraikagakukan Tokyo
    • 年月日
      2014-11-16 – 2014-11-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Single-walled carbon nanotube devices exhibiting collective stochastic resonance2014

    • 著者名/発表者名
      M. Akai-Kasaya, A. Setiadi, T. Asai, Yuji Kuwahara
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 発表場所
      KKL Luzern Switzerland
    • 年月日
      2014-09-13 – 2014-09-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular Neuromorphic Learning Systems Consisting of Synaptic Devices on High-conductive Polypyrrole Films2014

    • 著者名/発表者名
      M. Akai-Kasaya, S.Yamamoto, T. Asai and Y. Kuwahara
    • 学会等名
      CMOS Emerging Technologies Research conference
    • 発表場所
      Minatec in Grenoble, France
    • 年月日
      2014-07-07 – 2014-07-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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