半導体ナノワイヤによる量子集積ハードウェアの構築

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19206031
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 本久 順一 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (60212263)
• 研究分担者: 池辺 将之 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (20374613) ; 橋詰 保 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (80149898)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 半導体ナノワイヤ / 量子集積ハードウェア / 電界効果トランジスタ / 有機金属気相成長法 / 選択成長 / 論理回路

研究概要

半導体ナノワイヤを用いた量子集積ハードウェアを構築するため、高均一、高密度の半導体ナノワイヤの形成技術を確立し、それを用いた電界効果トランジスタ(FET)作製と評価を行った。特にシリコン基板上に垂直に配向したナノワイヤを用いた縦型FETの作製技術を確立した。また、ナノワイヤを縦型に集積化した論理回路を提案するとともに、ナノワイヤを横方向に集積化して配列する手法について検討した。

研究成果

• [雑誌論文] Vertical Surrounding Gate Transistors Using Single InAs Nanowires Grown on Si Substrates (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, K. Tomioka, S. Hara, J. Motohisa, E. Sano, T. Fukui
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 3 ページ: 025003
• [雑誌論文] Analysis of Twin Defects in GaAs Nanowires and Tetrahedra and Their Correlation to GaAs (111)B Surface Reconstructions in Selective-Area Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroatsu Yoshida, Keitaro Ikejiri, Takuya Sato, Shinjiroh Hara, Kenji Hiruma, Junichi Motohisa, Takashi Fukui
  • 雑誌名: J. Cryst. Growth 315 ページ: 52-57
• [雑誌論文] Selective-area growth of vertically aligned GaAs and GaAs/AlGaAs core-shell nanowires on Si(111) substrate (2009)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Tomioka, Yasunori Kobayashi, Junichi Motohisa, Shinjiroh Hara, Takashi Fukui
  • 雑誌名: Nanotechnology 20 ページ: 145302
• [雑誌論文] Growth of Core-Shell InP Nanowires for Photovoltaic Application by Selective-Area Metal Organic Vapor Phase Epitaxy (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Goto, K. Nosaki, K. Tomioka, S. Hara, K. Hiruma, J. Motohisa, T. Fukui
  • 雑誌名: Applied Physics Express 2 ページ: 035004
• [雑誌論文] Single GaAs/GaAsP Coaxial Core-Shell Nanowire Lasers (2009)
  • 著者名/発表者名: B. Hua, J. Motohisa, Y. Kobayashi, S. Hara, T. Fukui
  • 雑誌名: Nano Lett 9(1) ページ: 112-116
• [雑誌論文] SA-MOVPE of InGaAs nanowires and their compositions studied by micro-PL measurement (2008)
  • 著者名/発表者名: Takuya Sato, Yasunori Kobayashi, Junichi Motohisa, Shinjiro Hara, Takashi Fukui
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 310 ページ: 5111-5113
• [雑誌論文] Type-II behavior in wurtzite InP/InAs/InP core-multishell nanowires (2008)
  • 著者名/発表者名: B. Pal, K. Goto, M. Ikezawa, Y. Masumoto, P. Mohan, J. Motohisa, T. Fukui
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 93 ページ: 073105
• [雑誌論文] Control of InAs Nanowire Growth Directions on Si (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Tomioka, J. Motohisa, S. Hara, T. Fukui
  • 雑誌名: Nano Lett 8(10) ページ: 3475-3480
• [雑誌論文] Microcavity structures in single GaAs nanowires (2008)
  • 著者名/発表者名: B. Hua, J. Motohisa, S. Hara, T. Fukui
  • 雑誌名: physica status solidi (c) Vol.5 ページ: 2722-2725
• [雑誌論文] Spectroscopy and Imaging of GaAs-InGaAs-GaAs Heterostructured Nanowires Grown by Selective-Area Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Fukui, Y. Kobayashi, J. Motohisa, T. Fukui
  • 雑誌名: physica status solidi (c) Vol.5 ページ: 2743-2745
• [雑誌論文] Growth characteristics of GaAs nanowires obtained by selective area metal-organic vapour-phase epitaxy (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Ikejiri, T. Sato, H. Yoshida, K. Hiruma, J. Motohisa, S. Hara, T. Fukui
  • 雑誌名: Nanotechnology 19 ページ: 265604
• [雑誌論文] Micro-photoluminescence spectroscopy study of high quality InP nanowires grown by selective-area metalorganic vapor phase epitaxy (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Kobayashi, M. Fukui, J. Motohisa, T. Fukui
  • 雑誌名: Physica E Vol.40,No6 ページ: 2204-2206
• [雑誌論文] Growth of InGaAs nanowires by selective-area metalorganic vapor phase epitaxy (2008)
  • 著者名/発表者名: Takuya Sato, Junichi Motohisa, Jinichiro Noborisaka, Shinjiro Hara, Takashi Fukui
  • 雑誌名: J. Cryst. Growth Vol.310,No.7-9 ページ: 2359--2364
• [雑誌論文] Foramtion of III-V Compound Semiconductor Nanowire and a Crystal Structure Change between Zincblende and Wurzite (review) (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Hiruma, K. Ikejiri, H. Yoshida, K. Tomioka, J. Motohisa, S. Hara, T. Fukui
  • 雑誌名: Japanese Journal of Crystal Growth 34,No.4 ページ: 224-232
• [雑誌論文] Crystallographic Structure of InAs? Nanowires Studied by Transmission Electron Microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Tomioka, Junichi Motohisa, Shinjiroh Hara, Takashi Fukui
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 46 ページ: L1102
• [雑誌論文] Observation of Microcavity Modes and Waveguides in InP Nanowires Fabricated by Selective-Area Metalorganic Vapor-Phase Epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: Ying Ding, Junichi Motohisa, Bin Hua, Shinjiroh Hara, Takashi Fukui
  • 雑誌名: Nano Lett 7(12) ページ: 3598-3602
• [雑誌論文] Electrical Characterizations of InGaAs Nanowire top-gate Field-effect-Transistors by using Selective-area MOVPE (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Noborisaka, T. Sato, J. Motohisa, S. Hara, K. Tomioka, T. Fukui
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 46 ページ: 7562
• [雑誌論文] Characterization of Fabry-Perot microcavity modes in GaAs nanowires fabricated by selective-area metal organic vapor phase epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: Bin Hua, Junichi Motohisa, Ying Ding, Shinjiroh Hara, Takashi Fukui
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 91 ページ: 131112
• [学会発表] 熱ナノインプリントを利用したMOVPE選択成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井上理樹, 佐藤拓也, 池辺将之, 原真二郎, 福井孝志, 本久順一
  • 学会等名: 第57回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 厚木市
  • 年月日: 20100300
• [学会発表] InPナノワイヤを用いたInAs-チューブチャネルFETの作製と評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤拓也, 本久順一, 原真二郎, 佐野栄一, 福井孝志
  • 学会等名: 第57回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 厚木市
  • 年月日: 20100300
• [学会発表] 有機金属気相成長法によるGaAs上へのGaSb選択成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高山雄大, 冨岡克広, 福井孝志, 本久順一
  • 学会等名: 第57回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 厚木市
  • 年月日: 20100300
• [学会発表] Lasing in GaAs-based Nanowires Grown by Selective-Area MOVPE (invited) (2010)
  • 著者名/発表者名: J. Motohisa, B. Hua, K.S.K. Varadwaj, S. Hara, K. Hiruma, T. Fukui
  • 学会等名: Winter Topicals 2010
  • 発表場所: Majorca, Spain
  • 年月日: 20100111-20100113
• [学会発表] InAs系ナノワイヤトランジスタ (2010)
  • 著者名/発表者名: 本久順一, 田中智隆, 冨岡克弘, 福井孝志
  • 学会等名: 電子情報通信学会2010年総合大会
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] Growth of nanowires by selective-area metalorganic vapor phase epitaxy and their applications (invited) (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Motohisa, S. Hara, K. Hiruma, T. Fukui
  • 学会等名: The XV International Workshop on the Physics of Semiconductor Devices
  • 発表場所: New Delhi, India
  • 年月日: 20091215-20091219
• [学会発表] Study on InAs Tubular Channel Nanowire FETs (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, J. Motohisa, S. Hara, E. Sano, T. Fukui
  • 学会等名: The 3rd International Conference on One-Dimensional Nanomaterials (ICON 2009)
  • 発表場所: Atlanta, Georgia, USA
  • 年月日: 20091207-20091209
• [学会発表] Vertical Surrounding Gate Field Effect Transistors using InAs Nanowires on Si Substrates (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, K. Tomioka, S. Hara, J. Motohisa, T. Fukui
  • 学会等名: the 2009 Material Research Society (MRS) Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, Massachusetts, USA
  • 年月日: 20091130-20091204
• [学会発表] Fabrication and Electrical Characterization of InAs Tubular Channel Nanowire FETs (2009)
  • 著者名/発表者名: T, Sato, J. Motohisa, S. Hara, E. Sano, T. Fukui
  • 学会等名: the 2009 International Symposium on Advanced Nanostructures and Nanodevices (ISANN 2009)
  • 発表場所: Kaanapali, Maui, Hawaii, USA
  • 年月日: 20091129-20091204
• [学会発表] Fabrication of InAs Nanowire Vertical Surrounding-Gate Field Effect Transistor on Si Substrates (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, K. Tomioka, J. Motohisa, S. Hara, T. Fukui
  • 学会等名: the 2009 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2009)
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20091006-20091009
• [学会発表] 半導体ナノワイヤのデバイス応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 本久順一
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 20090908-20090911
• [学会発表] Growth and Application of Semiconductor Nanowires (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Motohisa
  • 学会等名: International Conference on Nanoscience and Technology, China 2009 (ChinaNANO 2009)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20090901-20090903
• [学会発表] シリコン基板上のInAsナノワイヤ縦型サラウンディングゲートFETの作製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中智隆, 冨岡克広, 本久順一, 原真二郎, 福井孝志
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 20090900
• [学会発表] Growth of III-V nanowires by selective-area MOVPE and their applications (invited) (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Motohisa
  • 学会等名: 2nd International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures (SemiconNano 2009)
  • 発表場所: Anan, Tokushima, Japan
  • 年月日: 20090810-20090814
• [学会発表] Near-infrared lasing in GaAs/GaAsP coaxial core-shell nanowires (invited) (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Motohisa, Hua, Y. Kobayashi
  • 学会等名: International Workshop on Photons and Spins in Nanostructures (IWPSN)
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 20090727-20090728
• [学会発表] 有機金属気相選択成長による半導体ナノワイヤの形成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 本久順一
  • 学会等名: 第38回結晶成長国内会議(NCCG-38)
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20081100
• [学会発表] MOVPE選択成長したInAsナノワイヤの縦型二端子測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 田中智隆, 冨岡克広, 北内悠介, 本久順一, 原真二郎, 福井孝志
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 春日井
  • 年月日: 20080900
• [学会発表] Selective-Area MOVPE Growth of InGaAs Nanowires and Their Photoluminescence Characterization (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, Y. Kobayashi, J. Motohisa, S. Hara, T. Fukui
  • 学会等名: the 27th Electronic Materials Symposium (EMS-27)
  • 発表場所: Izu, Japan
  • 年月日: 20080709-20080711
• [学会発表] Catalyst-Free Growth and FET Application of (InGa)As Nanowires (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Noborisaka, T. Sato, J. Motohisa, K. Tomioka, S. Hara, T. Fukui
  • 学会等名: the 66th Device Research Conference (DRC 2008)
  • 発表場所: Santa Barbara, California, USA
  • 年月日: 20080623-20080625
• [学会発表] Fabrication and Optical Characterization of InGaAs Nanowires by Selective-Area MOVPE (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, Y. Kobayashi, J. Motohisa, S. Hara, T. Fukui
  • 学会等名: the 14th International Conference on Metal-Organic Vapor Phase Epitxy (ICMOVPE-XIV)
  • 発表場所: Metz, France
  • 年月日: 20080601-20080606
• [学会発表] MOVPE選択成長法によるInGaAsナノワイヤの作製及び顕微PL測定による組成の評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐藤拓也, 小林靖典, 本久順一, 原真二郎, 福井孝志
  • 学会等名: 第55回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 船橋
  • 年月日: 20080327-20080330
• [学会発表] MOVPE選択成長法によるSi基板上のInAsナノワイヤ成長 (2008)
  • 著者名/発表者名: 冨岡克広, 本久順一, 原真二郎, 福井孝志
  • 学会等名: 第55回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 船橋
  • 年月日: 20080327-20080330
• [学会発表] 有機金属気相選択成長法による半導体ナノワイヤの成長とその成長機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 比留間健之, 原真二郎, 本久順一, 福井孝志
  • 学会等名: 化学工学会第40回秋季大会(SCEJ)
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20080000
• [学会発表] 化合物半導体ナノワイヤとデバイス応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 本久順一, 原真二郎, 比留間健之, 福井孝志
  • 学会等名: 日本真空協会スパッタリングおよびプラズマプロセス技術部会第109回定例会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-07-24
• [学会発表] (InGa)As Nanowire Field Effect Transistors (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Noborisaka, T. Sato, J. Motohisa, S. Hara, K. Tomioka, T. Fukui
  • 学会等名: the 2007 International Symposium on Advanced Nanodevices and Nanotechnology (ISANN 2007)
  • 発表場所: Waikoloa, Hawaii, USA
  • 年月日: 20071202-20071207
• [学会発表] InP/InAs core-multishell heterostructure nanowires grown by metalorganic vapor phase epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Motohisa, S. Hara, T. Fukui
  • 学会等名: 2007 Virtual Conference on Nanoscale Science and Technology
  • 発表場所: Fayetteville, Arkansas, USA
  • 年月日: 20071021-20071025
• [学会発表] MOVPE選択成長法により作製したInGaAs系ナノワイヤの電気特性評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 登坂仁一郎, 佐藤拓也, 本久順一, 原真二郎, 福井孝志
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20070904-20070908
• [学会発表] MOVPE選択成長法によるSi(111)基板上のIII-V族化合物半導体ナノワイヤ成長 (2007)
  • 著者名/発表者名: 冨岡克広, 本久順一, 原真二郎, 福井孝志
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20070904-20070908
• [学会発表] InP(111)B基板上に作製したInGaAsナノワイヤの評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 佐藤拓也, 本久順一, 原真二郎, 福井孝志
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20070904-20070908
• [学会発表] III-V semiconductor nanowires and nanotubes grown by selective area metalorganic vapor phase epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Motohisa, T. Fukui, S. Hara
  • 学会等名: Internationl Conference on Nano Science and Technology (ICN+T 2007)
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 20070702-20070706
• [学会発表] III-V Semiconductor Nanowires and Their Device Applications, (Invited Paper) (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Hara, J. Motohisa, T. Fukui
  • 学会等名: 2007 International Symposium on Advanced Silicon-Based Nano-Devices (ISASN 2007)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2007-11-09
• [備考]
  • URL: http://rihog4.rciqe.hokudai.ac.jp/~motohisa/pukiwiki/