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2014 年度 実績報告書

ナノギャップシステムを用いた強磁性単電子トランジスタの開発

研究課題

研究課題/領域番号 14J08599
研究機関東京農工大学

研究代表者

須田 隆太郎  東京農工大学, 大学院工学府, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
キーワード単電子トランジスタ / エレクトロマイグレーション / ナノギャップ / FMSET / 量子ポイントコンタクト
研究実績の概要

本研究では、ナノギャップ空間に強制的に通電を行うことにより誘起される原子の移動現象を利用することで、強磁性単電子トランジスタ(FMSET)の作製および実験的検証を行う。本課題で提案するアクティべーション法とは、ナノギャップ電極に通電を行うことによるナノスケール構造の変動に伴うナノギャップの電気的な特性変化をリアルタイムにモニタリングすることで、簡便にナノスケールの構造制御が可能な技術である。これより、通電のみによる簡便な強磁性単電子トランジスタの作製手法の確立を目指す。
本年度(平成26年度)では、これまで、我々が提案してきたナノギャップ電極間に通電を行うことによる原子の移動現象を用いて、原子数個分のコンタクトである量子ポイントコンタクト(QPC)の作製を行った。また、本手法により作製したFMSETの電気・磁気的特性の評価を室温・低温環境下にてそれぞれ行った。
その結果、電流掃引条件を最適化することにより、室温下にてQPCの形成を示唆するコンダクタンスの離散変化を確認した。これは、通電のみによる非常に簡便なプロセスで原子単位の構造制御が可能であることを示している。
また、アクティべーションプロセスにおいて、ナノギャップの抵抗が2値的に変化する抵抗スイッチング特性が確認された。これにより、不揮発性メモリ作製というアクティべーション法の新たな応用の可能性が見出された。さらに、電流が抑制されるクーロンブロッケード領域において磁気抵抗比が100%以上増大する現象を室温下にて確認した。この値は、理論計算で予想される多重接合系FMSETの磁気抵抗比増大と概ね一致している。このことは、低温下における実験結果からも裏付けられており、本手法による室温動作可能なFMSET実現の可能性が示された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究課題では、ナノギャップに通電した電流によって誘起される原子の移動現象を利用することで、簡便な強磁性単電子トランジスタ作製技法の確立を目指している。初年度(平成26年度)では、本手法によるナノ構造制御手法の高度化を図り、良好な磁気抵抗比の観測に成功した。

今後の研究の推進方策

次年度(平成27年度)では、ゲート電圧によるトンネル磁気抵抗効果の変調制御特性について詳細に検討し、ゲート・アイランド間にC結合/R結合/RC直列回路を有する各FMSETの作製・評価を行い、設計指針を模索する。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Deposition of thin Si and Ge films by ballistic hot electron reduction in a solution-dripping mode and its application to the growth of thin SiGe films2015

    • 著者名/発表者名
      R. Suda, M. Yagi, A. Kojima, R. Mentek, N. Mori, J. Shirakashi, and N. Koshida
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 54 ページ: 04DH11-1-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Fully Customized Hardware System for Ultra-Fast Feedback-Controlled Electromigration Using FPGA2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanamaru, M. Ando, R. Suda and J. Shirakashi
    • 雑誌名

      2014 IEEE 14th International Conference on Nanotechnology (IEEE-NANO)

      巻: 14778995 ページ: 719-722

    • DOI

      10.1109/NANO.2014.6968058

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Resistive Switching Effects in Electromigrated Ni Nanogaps2014

    • 著者名/発表者名
      K. Takikawa, R. Suda, M. Ito, T. Toyonaka and J. Shirakashi
    • 雑誌名

      2014 IEEE 14th International Conference on Nanotechnology (IEEE-NANO)

      巻: 14778966 ページ: 715 - 718

    • DOI

      10.1109/NANO.2014.6968014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-Temperature Deposition of Thin Si, Ge, and SiGe Films Using Reducing Activity of Ballistic Hot Electrons2014

    • 著者名/発表者名
      N. Koshida, R. Suda, M. Yagi, A. Kojima, R. Mentek, B. Gelloz, N. Mori and J. Shirakashi
    • 雑誌名

      ECS Trans.

      巻: 64 ページ: 405-410

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ballistic Hot Electron Effects in Nanosilicon Dots and Their Photonic Applications2014

    • 著者名/発表者名
      N. Koshida, N. Ikegami, A. Kojima, R. Mentek, R. Suda, M. Yagi, J. Shirakashi, B. Gelloz and N. Mori
    • 雑誌名

      ECS Trans.

      巻: 61 ページ: 47-54

    • 査読あり
  • [学会発表] ナノシリコン弾道電子源を用いたCu薄膜のプリンティング堆積2015

    • 著者名/発表者名
      須田隆太郎、八木麻実子、小島明、R. Mentek、白樫淳一、越田信義
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演
    • 発表場所
      神奈川、平塚市、東海大学
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] Nanogap Array Fabrication Using Field-Emission-Induced Electromigration2014

    • 著者名/発表者名
      M. Ito, R. Suda, T. Toyonaka, K. Takikawa and J. Shirakashi
    • 学会等名
      2014 IEEE Nanotechnology Materials and Devices Conference (IEEE-NMDC 2014)
    • 発表場所
      Aci Castello, Sicily, Italy
    • 年月日
      2014-10-12 – 2014-10-15
  • [学会発表] Low-Temperature Deposition of Thin Si, Ge, and SiGe Films Using Reducing Activity of Ballistic Hot Electrons2014

    • 著者名/発表者名
      N. Koshida, R. Suda, M. Yagi, A. Kojima, R. Mentek, B. Gelloz, N. Mori and J. Shirakashi
    • 学会等名
      2014 ECS and SMEQ Joint International Meeting
    • 発表場所
      Cancun, Mexico
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-09
  • [学会発表] ナノシリコン弾道電子源を用いたIV族半導体薄膜の堆積2014

    • 著者名/発表者名
      八木麻実子、須田隆太郎、小島明、R. Mentek、白樫淳一、越田信義
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道、札幌市、北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [学会発表] Deposition of Thin Si, Ge, and SiGe Films by Ballistic Hot Electron Reduction2014

    • 著者名/発表者名
      M. Yagi, R. Suda, A. Kojima, R. Mentek, N. Mori, J. Shirakashi and N. Koshida
    • 学会等名
      2014 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2014)
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-11
  • [学会発表] Resistive Switching Effects in Electromigrated Ni Nanogaps2014

    • 著者名/発表者名
      K. Takikawa, R. Suda, M. Ito, T. Toyonaka and J. Shirakashi
    • 学会等名
      IEEE NANO 2014 (2014 IEEE International Conference on Nanotechnology)
    • 発表場所
      Toronto, ON, Canada
    • 年月日
      2014-08-18 – 2014-08-21
  • [学会発表] A Fully Customized Hardware System for Ultra-Fast Feedback-Controlled Electromigration Using FPGA2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanamaru, M. Ando, R. Suda and J. Shirakashi
    • 学会等名
      IEEE NANO 2014 (2014 IEEE International Conference on Nanotechnology)
    • 発表場所
      Toronto, ON, Canada
    • 年月日
      2014-08-18 – 2014-08-21
  • [学会発表] Formation Scheme of Nano-Scale Devices Using Electromigrated Ni Nanogaps2014

    • 著者名/発表者名
      R. Suda, M. Ito, K. Takikawa, T. Toyonaka and J. Shirakashi
    • 学会等名
      2014 International Conference on Nanoscience + Technology (ICN+T 2014)
    • 発表場所
      Vail, Colorado, USA
    • 年月日
      2014-07-20 – 2014-07-25
  • [学会発表] In-Situ Thermal Imaging of Thin Graphite Wires under Current Flow2014

    • 著者名/発表者名
      M. Matayoshi, R. Suda and J. Shirakashi
    • 学会等名
      2014 International Conference on Nanoscience + Technology (ICN+T 2014)
    • 発表場所
      Vail, Colorado, USA
    • 年月日
      2014-07-20 – 2014-07-25
  • [学会発表] Control of Tunnel Resistance of Suspended Ni Nanogaps Using Field-Emission-Induced Electromigration2014

    • 著者名/発表者名
      T. Toyonaka, R. Suda, M. Ito, K. Takikawa and J. Shirakashi
    • 学会等名
      2014 International Conference on Nanoscience + Technology (ICN+T 2014)
    • 発表場所
      Vail, Colorado, USA
    • 年月日
      2014-07-20 – 2014-07-25
  • [学会発表] Fabrication of Resistive Switching Devices Based on Ni Nanogaps Using Field-Emission-Induced Electromigration2014

    • 著者名/発表者名
      K. Takikawa, R. Suda, M. Ito, T. Toyonaka and J. Shirakashi
    • 学会等名
      2014 International Conference on Nanoscience + Technology (ICN+T 2014)
    • 発表場所
      Vail, Colorado, USA
    • 年月日
      2014-07-20 – 2014-07-25
  • [学会発表] Ultra-Fast Feedback-Controlled Electromigration Using FPGAField-Emission-Induced Electromigration2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanamaru, M. Ando, R. Suda and J. Shirakashi
    • 学会等名
      2014 International Conference on Nanoscience + Technology (ICN+T 2014)
    • 発表場所
      Vail, Colorado, USA
    • 年月日
      2014-07-20 – 2014-07-25
  • [学会発表] Ballistic Hot Electron Effects in Nanosilicon Dots and Their Photonic Applications2014

    • 著者名/発表者名
      N. Koshida, N. Ikegami, A. Kojima, R. Mentek, R. Suda, M. Yagi, J. Shirakashi, B. Gelloz and N. Mori
    • 学会等名
      225th ECS Meeting
    • 発表場所
      Orlando, FL, USA
    • 年月日
      2014-05-11 – 2014-05-15
    • 招待講演
  • [備考] 白樫研究室ホームページ

    • URL

      http://www.tuat.ac.jp/~nanotech/

  • [産業財産権] 固体薄膜のプリンティング堆積方法2015

    • 発明者名
      越田信義、白樫淳一、須田隆太郎、八木麻実子
    • 権利者名
      東京農工大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2011-552800
    • 出願年月日
      2015-02-20

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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