シリコン集積回路プロセスによる単電子デバイス・回路の研究

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19310093
• 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: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 猪川 洋 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (50393757)
• 研究分担者: 藤原 聡 日本電信電話(株), 物性科学基礎研究所, 主幹研究員 (70393759) ; 西口 克彦 日本電信電話(株), 物性科学基礎研究所, 研究主任 (00393760)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 単量子デバイス

研究概要

標準的なシリコン(Si)集積回路プロセスを用いて、ゲート電圧で誘起されたトンネルバリアを有する単電子デバイスを検討した。Si細線に2本のゲートが横切るタイプの単電子転送デバイスを中心に特性を調べ、容量パラメータの抽出法の提案、転送電流に重畳するノイズの解析、回路動作高速化の検討、種々の情報処理回路の動作実証などを行った。その結果、Si集積回路プロセスにより単電子デバイス・回路を構成し研究を進めて行く礎が築かれた。

研究成果

• [雑誌論文] Low Frequency Noise Characterization in Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor Based Charge Transfer Device at Room and Low Temperatures (2010)
  • 著者名/発表者名: Vipul Singh, Hiroshi Inokawa, Tetsuo Endoh, Hiroaki Satoh
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys Vol.49 ページ: 034203-1~4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of double-dot single-electron transistor in silicon nanowire (2010)
  • 著者名/発表者名: Mingyu Jo, Takuya Kaizawa, Masashi Arita, Akira Fujiwara, Yukinori Ono, Hiroshi Inokawa, Jung-Bum Choi, Yasuo Takahashi
  • 雑誌名: Thin Solid Films Vol.518 ページ: S186-S189
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of Current Noise in MOSFET-Based Charge-Transfer Device (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Inokawa, Vipul Singh, Hiroaki Satoh
  • 雑誌名: Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems Vol.3 ページ: 72-75
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-Electron Device With Si Nanodot Array and Multiple Input Gates (2009)
  • 著者名/発表者名: Takuya Kaizawa, Masashi Arita, Akira Fujiwara, Kenji Yamazaki, Yukinori Ono, Hiroshi Inokawa, Yasuo Takahashi, Jung-Bum Choi
  • 雑誌名: IEEE Trans. Nanotechnol Vol.8 ページ: 535-541
  • 査読あり
• [雑誌論文] Full Adder Operation Based on Si Nanodot Array Device with Multiple Inputs and Outputs (2009)
  • 著者名/発表者名: Kaizawa Takuya, Jo Mingyu, Arita Masashi, Fujiwara Akira, Yamazaki Kenji, Ono Yukinori, Inokawa Hiroshi, Takahashi Yasuo, Choi Jung-Bum
  • 雑誌名: International Journal of Nanotechnology and Molecular Computation Vol.1 ページ: 58-69
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-electron counting statistics and its circuit application in nanoscale field-effect transistors at room temperature (2009)
  • 著者名/発表者名: K Nishiguchi, A Fujiwara
  • 雑誌名: Nanotechnology Vol.20 ページ: 175201_1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Escape dynamics of a few electrons in a single-electron ratchet using silicon nanowire metaloxide-semiconductor field-effect transistor (2008)
  • 著者名/発表者名: Satoru Miyamoto, Katsuhiko Nishiguchi, Yukinori Ono, Kohei M. Itoh, Akira Fujiwara
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett Vol.93 ページ: 222103_1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-Electron-Resolution Electrometer Based on Field-Effect Transistor (2008)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Nishiguchi, Charlie Koechlin, Yukinori Ono, Akira Fujiwara, Hiroshi Inokawa, Hiroshi Yamaguchi
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys Vol.47 ページ: 8305-8310
  • 査読あり
• [雑誌論文] Why the long-term charge offset drift in Si single-electron tunneling transistors is much smaller (better) than in metal-based ones (2008)
  • 著者名/発表者名: Neil M. Zimmerman, William H. Huber, Brian Simonds, Emmanouel Hourdakis, Akira Fujiwara, Yukinori Ono, Yasuo Takahashi, Hiroshi Inokawa, Miha Furlan, Mark W. Keller
  • 雑誌名: J. Appl. Phys Vol.104 ページ: 033710_1-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] A gate-defined silicon quantum dot molecule (2008)
  • 著者名/発表者名: Hongwu Liu, Toshimasa Fujisawa, Hiroshi Inokawa, Yukinori Ono, Akira Fujiwara, Yoshiro Hirayama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett Vol.92 ページ: 222104_1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Measurement of Capacitance Parameters in Nanometer-Scale MOSFETs (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Inokawa, Akira Fujiwara, Katsuhiko Nishiguchi, Yukinori Ono, Hiroaki Satoh
  • 雑誌名: IEEJ Trans. EIS Vol.128 ページ: 905-911
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pauli-spin-blockade transport through a silicon double quantum dot (2008)
  • 著者名/発表者名: H.W. Liu, T. Fujisawa, Y. Ono, H. Inokawa, A. Fujiwara, K. Takashina, Y. Hirayama
  • 雑誌名: Phys. Rev. B Vol.77 ページ: 073310_1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stochastic data processing circuit based on single electrons using nanoscale field-effect transistors (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Nishiguchi, Y. Ono, A. Fujiwara, H. Inokawa, Y. Takahashi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett Vol.92 ページ: 062105_1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Silicon singlecharge transfer devices (2008)
  • 著者名/発表者名: Yukinori Ono, Akira Fujiwara, Katsuhiko Nishiguchi, Yasuo Takahashi, Hiroshi Inokawa
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Solid Vol.69 ページ: 702-707
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoampere charge pump by single-electron ratchet using silicon nanowire metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (2008)
  • 著者名/発表者名: Akira Fujiwara, Katsuhiko Nishiguchi, Yukinori Ono
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett Vol.92 ページ: 042102_1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantized electron transfer through random multiple tunnel junctions in phosphorus-doped silicon nanowires (2007)
  • 著者名/発表者名: Daniel Moraru, Yukinori Ono, Hiroshi Inokawa, Michiharu Tabe
  • 雑誌名: Phys. Rev. B Vol.76 ページ: 075332_1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transfer and Detection of Single Electron using Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor (2007)
  • 著者名/発表者名: W.C. Zhang, K. Nishiguchi, Y. Ono, A. Fujiwara, H. Yamaguchi, H. Inokawa, Y. Takahashi, N.J. Wu
  • 雑誌名: IEICE Trans. Electron Vol.E90C ページ: 943-948
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of a Two-Bit-per-Cell Content-Addressable Memory Using Single-Electron Transistors (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Degawa, T. Aoki, T. Higuchi, H. Inokawa, Y. Takahashi
  • 雑誌名: Journal of Multiple-Valued Logic and Soft Computing Vol.13 ページ: 249-266
  • 査読あり
• [学会発表] Fabrication of triple-dot single-electron transistor and its single-electron- transfer operation (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Jo, Y. Kato, M. Arita, A. Fujiwara, Y. Ono, K. Nishiguchi, H. Inokawa, Y. Takahashi, J. -B. Choi
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Nanodevices and Nanotechnology
  • 発表場所: Kaanapali, Hawaii
  • 年月日: 20091129-20091204
• [学会発表] Unique Short-Channel Characteristics in Sub-100 nm MOSFETs with Inversion-Layer Source/Drain (2009)
  • 著者名/発表者名: Vipul Singh, Hiroshi Inokawa, Hiroaki Satoh
  • 学会等名: 22nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Sapporo(508-509)
  • 年月日: 20091116-20091119
• [学会発表] Low-Frequency Noise in MOSFET-Based Charge-Transfer Device (2009)
  • 著者名/発表者名: Vipul Singh, Hiroshi Inokawa, Hiroaki Satoh
  • 学会等名: 2009 Int. Conf. Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Sendai(587-588)
  • 年月日: 20091007-20091009
• [学会発表] Analysis of Current Noise in MOSFET-Based Charge-Transfer Device (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Inokawa, Vipul Singh, Hiroaki Satoh
  • 学会等名: The 8th International Conference on Global Research and Education
  • 発表場所: Kazimierz Dolny & Warsaw, Poland(411- 416)
  • 年月日: 20090914-20090917
• [学会発表] Escape dynamics of electrons in a single-electron ratchet using silicon nanowire MOSFETs (2008)
  • 著者名/発表者名: Satoru Miyamoto, Katsuhiko Nishiguchi, Yukinori Ono, Kohei M. Itoh, Akira Fujiwara
  • 学会等名: The IEEE Nanotechnology Materials and Devices Conference
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20081020-20091022
• [学会発表] Single-Dopant Effect in Si MOSFETs (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ono, M.A.H. Khalafalla, A. Fujiwara, K. Nishiguchi, K. Takashina, S. Horiguchi, Y. Takahashi, H. Inokawa
  • 学会等名: The IEEE Nanotechnology Materials and Devices Conference
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20081020-20081022
• [学会発表] A Simple Test Structure for Extracting Capacitances in Nanometer-Scale MOSFETs (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Inokawa, A. Fujiwara, K. Nishiguchi, Y. Ono, H. Satoh
  • 学会等名: The 6th International Conference on Global Research and Education
  • 発表場所: Hamamatsu
  • 年月日: 20070926-20070930
• [学会発表] Capacitive Parameter Extraction for Nanometer-Size Field-Effect Transistors (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Inokawa, Akira Fujiwara, Katsuhiko Nishiguchi, Yukinori Ono
  • 学会等名: 2007 Int. Conf. Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 20070919-20070921
• [学会発表] Nanoampere charge pumping by single-electron ratchet using Si nanowire MOSFETs (2007)
  • 著者名/発表者名: Akira Fujiwara, Katsuhiko Nishiguchi, Yukinori Ono
  • 学会等名: 2007 Int. Conf. Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 20070919-20070921
• [学会発表] Room-temperatureoperating single-electron devices using silicon nanowire MOSFET (2007)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Nishiguchi, Yukinori Ono, Akira Fujiwara, Hiroshi Inokawa, Yasuo Takahashi
  • 学会等名: 2007 Asia-Pacific Workshop on Fundamental and Application of Advanced Semiconductor Devices
  • 発表場所: Gyeongju, Korea
  • 年月日: 20070625-20070627
• [図書] "Silicon Single-Electron Devices, " in Device Applications of Silicon Nanocrystals and Nanostructures Koshida, Nobuyoshi (ed.) (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Takahashi, Yukinori Ono, Akira Fujiwara, Katsuhiko Nishiguchi, Hiroshi Inokawa
  • 総ページ数: 125-172
  • 出版者: Springer
• [図書] "Single-Electron Transistor and its Logic Application" in Nanotechnology (2008)
  • 著者名/発表者名: Yukinori Ono, Hiroshi Inokawa, Yasuo Takahashi, Katsuhiko Nishiguchi, Akira Fujiwara
  • 総ページ数: 45-68
  • 出版者: Wiley-VCH
• [備考]
  • URL: http://www.rie.shizuoka.ac.jp/~nanosys/