| 研究概要 |
本研究の目的は、ナノ構造中で新たに発現する単電子効果および量子効果を積極的に利用し室温で動作す下るシリコン新機能デバイスと,既存のCMOSデバイスを融合させた新しい概念の集積回路を実現することである.本研究の主な特徴は,ナノ構造中の物理やデバイス物理だけでなく回路技術まで考慮して集積化を目指す点,室温動作を目指す点である.平成19年度は,単電子トランジスタとCMOS回路の融合を意識して,ばらつきの大きな単電子トランジスタの特性を基板バイアス効果で制御する方法を提案した.この手法はCMOSデバイスの制御法として用いられている方法である.この方法を室温動作の単電子トランジスタにも適用し,ピーク位置だけでなくピークの半値幅も制御できることを実験により示した.さらに,極めて小さなドットを有する単電子トランジスタにおいては,ドット中の量子間隔が極めて大きいことから,ドレイン電圧によってピーク位置を正確に制御できることを世界で初めて示した.これらの成果は,室温動作シリコン単電子・量子・CMOS融合集積回路の実現に向けて特性制御の観点から大きな成果であると考えられる.一方,ソース・ドレイン領域にpn接合を有する特殊なトランジスタにおいては,単電子トランジスタとは動作原理の異なる方法で電流ピークをもつ特性が室温で得られることを発見した.詳細なデバイス評価の結果,この現象はpi-n領域の電子・正孔対の再結合電流に起因することを明らかにした.この現象も新機能を有する室温動作シリコン単電子・量子・CMOS融合集積回路に有用である.
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