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2007 年度 実績報告書

室温動作の単電子デバイス開発を指向したTEM/STMによる単電子トンネル現象研究

研究課題

研究課題/領域番号 18560640
研究機関北海道大学

研究代表者

有田 正志  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (20222755)

研究分担者 高橋 庸夫  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (90374610)
末岡 和久  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (60250479)
柴山 環樹  北海道大学, エネルギー変換マテリアルセンター, 准教授 (10241564)
キーワードトンネル接合 / ナノドット列 / グラニュラー薄膜 / 磁気抵抗効果 / 電子顕微鏡 / トンネル顕微鏡 / 単電子伝導
研究概要

前年度の結果を踏まえて,以下の5項目について研究を展開した。詳細を以下に記す.
(1)TEM/STMホールダの操作性向上:ピエゾ素子により駆動される針状電極間にナノ粒子を確実に挟み込むことが本実験において重要な技術である。本年は操作性向上のために汎用PC(2GHz程度)に3枚のDA変換ボード、ピエゾ電源を取り付けたシステムを構築した。Visual Basic. NET上でのソフトウェアを作成し、ほぼリアルタイムに針状電極を作動できる事を確認した。
(2)単電子テストデバイス作製:Mg0(2nm)/Fe(1nm)/Mg0(2nm)を作製してトンネル磁気抵抗効果の確認を行なった。その結果、約120℃での成膜において良好な特性が得られた。サブミクロンスケールのデバイスを用いた一連の実験においてクーロン振動を暗示する結果が得られた。
(3)TEM/STMによる量子伝導計測:主には昨年度得られたMg0トンネル障壁(2nm)およびMg0-Fe-Mg0ナノ粒子系二重トンネル障壁(2nm-1nm-2nm)に関する実験結果の解析を行なった。その結果、電子ビーム蒸着法によるMg0の障壁高さが1.4eVであること、Feナノ粒子のクーロンブロッケイド破壊電圧が約0.1Vであることがわかった。後者は粒子サイズ(約2nm)と整合する結果である。国際会議において発表を行なうと同時に学術論文誌に投稿した(掲載決定、Web上では既公開)。
(4)STM探針作製:探針作製用スパッタ装置の光照射系を改良し、電極作製効率を向上させた。幅広い電極材の使用を念頭において、ナノスケールW針状電極の作製に成功した。
(5)TEM平面実験用試料作製法:TEM用SiN/Si基板作製の最終洗浄プロセスに改良を加え、ゴミの少ない基板作製を行なった。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (13件)

  • [雑誌論文] Single-electron transistor properties of Fe-SrF_2 granular films2008

    • 著者名/発表者名
      H. Hosoya
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering B 147

      ページ: 100-104

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Siナノドットアレイを用いた2出力単電子デバイスの半加算器動作2008

    • 著者名/発表者名
      開澤拓弥
    • 雑誌名

      信学技報 ED2007-250

      ページ: 69-73

  • [雑誌論文] Magnetoresistance of Fe-SrF_2 single-electron devices with a current-in-plane geometry2008

    • 著者名/発表者名
      M. Aritra
    • 雑誌名

      Superlattices and Microstructures(Web) doi:10.1016/j.spmi.2007.12.014

      ページ: doi:10.1016/j.spmi.2007.12.014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tunnel current measurement of MgO and MgO/Fe/MgO nano-regions during TEM observation2008

    • 著者名/発表者名
      M. Aritra
    • 雑誌名

      Superlattices and Microstructures(Web) doi:10.1016/j.spmi.2008.01.020

      ページ: doi:10.1016/j.spmi.2008.01.020

    • 査読あり
  • [学会発表] 単層Feナノドット薄膜における膜構造と電気伝導特性の成膜条件依存性2008

    • 著者名/発表者名
      若杉恭平
    • 学会等名
      応用物理学会日本光学会北海道支部合同学術講演会、B-15
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館
    • 年月日
      2008-01-10
  • [学会発表] 単電子デバイスとその場計測の重要性2007

    • 著者名/発表者名
      高橋庸夫
    • 学会等名
      学振ナノプローブテクノロジー第167委員会、第48回研究会資料pp. 48-56
    • 発表場所
      ウェルシティ金沢
    • 年月日
      2007-11-19
  • [学会発表] [invited]Novel-Functional Single-Electron Device Using Nanodot Array and Multiple Input Gates2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Takahashi
    • 学会等名
      Third International Workshop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics, I-07
    • 発表場所
      Tohoku University
    • 年月日
      2007-11-08
  • [学会発表] NiFe/Cu/NiFe三層膜のローレンツ顕微鏡観察2007

    • 著者名/発表者名
      藤井孝史
    • 学会等名
      目本金属学会、講演番号190
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 年月日
      2007-09-21
  • [学会発表] Si探針の熱酸化プロセスによる尖鋭化2007

    • 著者名/発表者名
      有田正志
    • 学会等名
      日本金属学会、講演番号752
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 年月日
      2007-09-19
  • [学会発表] Fe-SrF_2単電子トランジスタにおける磁気抵抗効果のゲート電圧依存性2007

    • 著者名/発表者名
      細谷裕之
    • 学会等名
      応用磁気学会、14pC-14
    • 発表場所
      学習院大学
    • 年月日
      2007-09-14
  • [学会発表] MgO層に挟まれた単層Fe島状極薄膜の膜構造と磁気抵抗効果2007

    • 著者名/発表者名
      太田幸一
    • 学会等名
      応用磁気学会、13aC-7
    • 発表場所
      学習院大学
    • 年月日
      2007-09-13
  • [学会発表] 2出力端子を取り付けたSiナノドットアレイを用いた半加算器動作2007

    • 著者名/発表者名
      開澤拓弥
    • 学会等名
      秋季応用物理学会、7a-Pl4-19
    • 発表場所
      北海道工業大学
    • 年月日
      2007-09-07
  • [学会発表] 単層Feナノドットにおける磁気抵抗効果の膜厚依存性2007

    • 著者名/発表者名
      太田幸一
    • 学会等名
      秋季応用物理学会、7p-ZD-6
    • 発表場所
      北海道工業大学
    • 年月日
      2007-09-07
  • [学会発表] Single-electron device using Si nanodot array and multi-input gates2007

    • 著者名/発表者名
      T. Kaizawa
    • 学会等名
      2007 Silicon Nanoelectronics Workshop(SNW-07), Workshop Abstracts, pp. 171-172
    • 発表場所
      Rihga Royal Hotel Kyoto
    • 年月日
      2007-06-10
  • [学会発表] Magnetoresistance of Fe-SrF_2 single electron transistors2007

    • 著者名/発表者名
      H. Hosoya
    • 学会等名
      EMRS 2007 Spring Meeting, K-P2-18
    • 発表場所
      Congress Center Strasbourg, France
    • 年月日
      2007-05-29
  • [学会発表] Tunnel current measurement of MgO nano-regions during TEM observation2007

    • 著者名/発表者名
      M. Arita
    • 学会等名
      EMRS 2007 Spring Meeting, K-P1-16
    • 発表場所
      Congress Center Strasbourg, France
    • 年月日
      2007-05-28
  • [学会発表] [指定講演]TEMを用いたナノ領域のトンネル伝導計測2007

    • 著者名/発表者名
      有田正志
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第63回学術講演会、MS22-C-905
    • 発表場所
      新潟コンベンションセンター
    • 年月日
      2007-05-22

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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