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2006 年度 研究成果報告書概要

一次元トンネル接合列をもつSi単電子トランジスタの形成と電子輸送の制御

研究課題

研究課題/領域番号 16360004
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 応用物性・結晶工学
研究機関東京大学 (2006)
静岡大学 (2004-2005)

研究代表者

石川 靖彦  東京大学, 大学院工学系研究科, 講師 (60303541)

研究分担者 田部 道晴  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80262799)
池田 浩也  静岡大学, 電子工学研究所, 助教授 (00262882)
研究期間 (年度) 2004 – 2006
キーワードシリコン / 単電子トランジスタ / トンネル接合アレイ / 動作温度 / 動作電圧
研究概要

トンネル接合を1次元アレイ化したSi単電子トランジスタ(SET)を作製し、動作温度の向上を目指すとともに、閾値電圧やクーロンブロッケード(CB)振動の電圧位置を制御することを目的とし、研究を行ってきた。
1.ナノスケール選択酸化による高密度SiドットSET
(1)高密度SiドットをチャネルとするMOSFETにおいてCB振動を観測し、Siドットがトンネル接合アレイとして機能することを確認した。
(2)光照射によりCB振動のピーク位置がシフトしたり、新たなピークが発生する現象を見出した。1次元電流経路中の単電子島(Siドット)の帯電状態が、経路近傍のドットで発生した過剰キャリアにより変化するためであり、光照射による動作電圧制御が示唆される。
(1)市販のSOIウエハ2枚を面内結晶方位を僅かにずらして直接貼り合わせることにより約20nm周期の転位網を埋め込んだSOI層を実現した。
(2)人工転位網埋め込みSOI層をチャネルとするMOSFETにおいて、約40KまでCB振動を観測し、単電子トンネル輸送が起こることを明らかにした。
(3)上部ゲートバイアスおよび基板バイアスの効果を評価した結果、単電子トンネルは転位網の存在するSi/Si界面を電子が伝導する際に生じることが明らかとなった。転位周辺で大きくポテンシャルが変調され、トンネル接合アレイとして機能する、という当初の予想を裏付けるものである。面内結晶方位のずれ角を大きくし、転位網の周期(単電子島のサイズ)を減少させることで、動作の高温化が期待できる。
(4)光照射により単電子島の帯電状態が変化し、閾値電圧が低下することが明らかとなった。短波長ほど光の吸収効率が良いため、閾値電圧の低下量も大きくなる。光強度や波長により動作電圧を制御できることが示唆される。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2006 2005 2004

すべて 雑誌論文 (13件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Single-electron tunneling in a silicon-on-insulator layer embedding an artificial dislocation network2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Ishikawa, C.Yamamoto, M.Tabe
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 88・7

      ページ: 073112-1-073112-3

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Single-photon-induced random-telegraph-signal in a two-dimensional multiple-tunnel-junction array2006

    • 著者名/発表者名
      R.Nuryadi, Y.Ishikawa, M.Tabe
    • 雑誌名

      Physical Review B 73・4

      ページ: 045310-1-045310-7

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Single-electron tunneling in a silicon-on-insulator layer embedding an artificial dislocation network2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Ishikawa, C.Yamamoto, M.Tabe
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 88-7

      ページ: 073112-1-073112-3

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Single-photon-induced random-telegraph-signal in a two-dimensional multiple-tunnel-junction array2006

    • 著者名/発表者名
      R.Nuryadi, Y.Ishikawa, M.Tabe
    • 雑誌名

      Physical Review B 73-4

      ページ: 045310-1-045310-7

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] "6 Resonant Tunneling in Si Nanodevices", in Silicon Nanoelectronics, ed. by S. Oda and D. K. Ferry2006

    • 著者名/発表者名
      M.Tabe, H.Ikeda, Y.Ishikawa
    • 雑誌名

      Tayler & Francis

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Thermally-induced formation of Si wire array on an ultrathin (111) silicon-on-insulator substrate2005

    • 著者名/発表者名
      Z.A.Burhanudin, R.Nuryadi, Y.Ishikawa, M.Tabe, Y.Ono
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 87・12

      ページ: 121905-1-121905-3

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Current fluctuation in single-hole transport through a two-dimensional Si multidot2005

    • 著者名/発表者名
      R.Nuryadi, H.Ikeda, Y.Ishikawa, M.Tabe
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 86・13

      ページ: 133106-1-133106-3

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Potential-well-roughness-induced transition from resonant tunneling to single-electron tunneling in Si/SiO_2 double-barrier structure2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Ishikawa, H.Ikeda, M.Tabe
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 86・1

      ページ: 013508-1-013508-3

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Thermally-induced formation of Si wire array on an ultrathin (111) silicon-on-insulator substrate2005

    • 著者名/発表者名
      Z.A.Burhanudin, R.Nuryadi, Y.Ishikawa, M.Tabe, Y.Ono
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 87-12

      ページ: 121905-1-121905-3

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Current fluctuation in single-hole transport through a two-dimensional Si multidot2005

    • 著者名/発表者名
      R.Nuryadi, H.Ikeda, Y.Ishikawa, M.Tabe
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 86-13

      ページ: 133106-1-133106-3

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Potential-well-roughness-induced transition from resonant tunneling to single-electron tunneling in Si/SiO2 double-barrier structure2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Ishikawa, H.Ikeda, M.Tabe
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 86-1

      ページ: 013508-1-013508-3

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Photoinduced Effects on Single-Charge Tunneling in a Si Two-Dimensional Multidot Field-Effect Transistor2004

    • 著者名/発表者名
      H.Ikeda, R.Nuryadi, Y.Ishikawa, M.Tabe
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 43・6B

      ページ: L759-L761

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Photoinduced Effects on Single-Charge Tunneling in a Si Two-Dimensional Multidot Field-Effect Transistor2004

    • 著者名/発表者名
      H.Ikeda, R.Nuryadi, Y.Ishikawa, M.Tabe
    • 雑誌名

      Japanese journal of Applied Physics 43-6B

      ページ: L759-L761

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [図書] 6 Resonant Tunneling in Si Nanodevices(ed. by S. Oda and D. K. Ferry)(in Silicon Nanoelectronics)2006

    • 著者名/発表者名
      M.Tabe, H.Ikeda, Y.Ishikawa
    • 総ページ数
      22
    • 出版者
      Tayler & Francis
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より

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公開日: 2008-05-27  

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