| 研究課題/領域番号 |
17201029
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
高橋 庸夫 北海道大学, 大学院情報科学研究科, 教授 (90374610)
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| 研究分担者 |
有田 正志 北海道大学, 大学院情報科学研究科, 助教授 (20222755)
雨宮 好仁 北海道大学, 大学院情報科学研究科, 教授 (80250489)
猪川 洋 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (50393757)
西口 克彦 NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 研究員 (00393760)
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| キーワード | 少数電子素子 / 量子ドット / 省エネルギー / 電子デバイス・機器 / ナノ材料 / シリコン / 集積化デバイス / フレキシブル論理ゲート |
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| 研究概要 |
ナノドットアレイによるフレキシブルな多入力・多出力機能性デバイスを目指して、本課題で提案した金属を用いたナノドットアレイ構造と、半導体Siナノドットアレイ構造の実験的検討を行いその基本的特性を確認した。同時にデバイス機能を安定に発現させるためのシミュレーションによる検討を行い、基本的な方針を得た。
1.ナノドットアレイデバイスの作製
金属および半導体によるナノドットアレイデバイスを構築した電子ビーム露光とリフトオフプロセスにより作製した。ドットは、金属ではグラニュラー構造により3-5nm径のFe(鉄)ドットを、半導体ではリソグラフィーと酸化により10nmのサイズのSiドットを作製できた。
2.ナノドットアレイの評価
Feナノドットアレイデバイスでは、単電子効果によるゲート電圧による電流振動特性を確認し、加えてFeドットの強磁性体の特性と単電子効果の相乗効果に基づく特異な磁気抵抗のゲート電圧による変化を確認した。Siナノドットアレイでは、本提案デバイスの特徴である3個の入力ゲートを有するデバイスの作製に成功し、そのうちの2つを論理関数の入力ゲートとし、残りの1個を論理関数の種類を選択するための制御ゲートとして用いた。このデバイスにおいて、単電子デバイスとしての基本的な特性と、2入力論理関数としての動作を確認し、かつ制御ゲートに印加する電圧により、主要な2入力論理関数すべてを表現できることを示し、フレキシブルな多入力デバイスとしての機能の基本特性を実証できた。
3.シミュレーションによる動作の確認
昨年構築した単電子対応シミュレータを用いて、ナノドットのランダムなサイズ揺らぎを用いた多入力ゲートドットアレイデバイスの特性シミュレーションを行った。特にドットと入力ゲートとの配置の最適化を目指して検討を行い、ドット上ではなく、ドット間にゲートを配置する構造が良いことを示した。
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