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2009 年度 実績報告書

ナノスケール構造での電子音響フォノン相互作用エンジニアリングの開拓

研究課題

研究課題/領域番号 20760221
研究機関名古屋大学

研究代表者

宇野 重康  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (40420369)

キーワード音響フォノン変調 / 電子移動度 / 電子フォノン相互作用
研究概要

変調音響フォノンと電子の相互作用の強度を特徴付ける上で中心的な役割を果たす形状因子の挙動を、様々なフォノンブランチごとに分けて個別に解析を行った。特に板状構造での面内フォノン波数がゼロとなるところでの形状因子増加について詳細かつ一般的な解析を行った。それにより、面内フォノン波数ゼロの状態での形状因子増加は最低エネルギーのフォノンブランチによるものであること、それは板状構造が自立構造のときのみならず別の物質の中に埋め込まれたり薄膜でコーティングされたときにも一般的に成り立つ事などを明らかにした。また、その形状因子増分を表す一般的な数式表現を導出し、総和則が成立することを数学的に証明した。このような形状因子増加の物理的原因は異なる材料が接触する界面におけるモードによるものであると考えられる。解析では主にシリコンと酸化シリコンの組み合わせにより計算された数値データを用いて行われたが、それにより得られた法則や定理は材料定数を変えるだけであらゆる材料の半導体に適用可能である。このような解析をワイヤ構造でも行うことにより、ワイヤ構造においても定性的に板状構造と同様の現象が見られることを明らかにした。以上のような物理的一般法則の解明だけでなく、工学的に重要なSilicon-On-Insulator構造やNanowire構造のMetal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistorでの電子移動度計算に変調音響フォノンの影響を取り入れた。また、そのようにして得られた電子移動度を簡易的な数式によって表すモデルを開発し高い精度を達成した。以上の知見により、任意の半導体材料により構成された自立・埋め込み構造の板・ワイヤにおける変調音響フォノンと電子の相互作用を一般的に議論する知識基盤が整備された。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Form Factor Increase and Its Physical Origins in Electron-Modulated Acoustic Phonon Interaction in a Free-standing Semiconductor Plate2010

    • 著者名/発表者名
      Shigeyasu Uno, Junichi Hattori, Kazuo Nakazato, Nobuya Mori
    • 雑誌名

      Mathematical and Computer Modeling 51

      ページ: 863-872

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Universality in Electron-modulated-acoustic-phonon Interactions in a Free-standing Semiconductor Nanowire2010

    • 著者名/発表者名
      Junichi Hattori, Shigeyasu Uno, Nobuya Mori, Kazuo Nakazato
    • 雑誌名

      Mathematical and Computer Modeling 51

      ページ: 880-887

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron-Modulated-Acoustic-Phonon Interactions in a Coated Silicon Nanowire2010

    • 著者名/発表者名
      Junichi Hattori, Shigeyasu Uno, Nobuya Mori, Kazuo Nakazato
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 49

      ページ: 04DN09-1-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scaling Consideration and Compact Model of Electron Scattering Enhancement due to Acoustic Phonon Modulation in an Ultrafine Free-Standing Cylindrical Semiconductor Nanowire2010

    • 著者名/発表者名
      Junichi Hattori, Shigeyasu Uno, Nobuya Mori, Kazuo Nakazato
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 107

      ページ: 003712-1-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sum Rules and Universality in Electron-Modulated Acoustic Phonon Interaction in a Free-standing Semiconductor Plate2009

    • 著者名/発表者名
      Shigeyasu Uno, Darryl Yong, Nobuya Mori
    • 雑誌名

      Physical Review B. 79

      ページ: 235328-235335

    • 査読あり
  • [学会発表] (Invite) Acoustic Phonons and Their Interaction with Electrons in Si Nanostructures2010

    • 著者名/発表者名
      Shigeyasu Uno, Junichi Hattori, Kazuo Nakazato, Nobuya Mori
    • 学会等名
      2010 International Symposium on Atom-scale Silicon Hybrid Nanotechnologies for 'More-than-Moore' and 'Beyond CMOS' Era
    • 発表場所
      サザンプトン大学(英国)
    • 年月日
      20100301-20100302
  • [学会発表] (Invite) Electron-Phonon Interaction and Quasi-Ballistic Transport in Silicon Nanodots2010

    • 著者名/発表者名
      N.Mori, H.Minari, S.Uno, H.Mizuta, N.Koshida
    • 学会等名
      2010 International Symposium on Atom-scale Silicon Hybrid Nanotechnologies for 'More-than-Moore' and 'Beyond CMOS' Era
    • 発表場所
      サザンプトン大学(英国)
    • 年月日
      20100301-20100302
  • [学会発表] シリコン量子細線MOSFETにおける電子-変調音響フォノン相互作用のゲート電圧依存性に関する理論研究2010

    • 著者名/発表者名
      服部淳一, 宇野重康, 森伸也, 中里和郎
    • 学会等名
      春季第57回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学(神奈川県平塚市)
    • 年月日
      2010-03-18
  • [学会発表] A Theoretical Study of Electron-Modulated-Acoustic-Phonon Interactions in Silicon Nanowire MOSFETs2009

    • 著者名/発表者名
      Junichi Hattori, Shigeyasu Uno, Nobuya Mori, Kazuo Nakazato
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      仙台国際ホテル(宮城県仙台市)
    • 年月日
      20091007-20091009
  • [学会発表] Acoustic Phonons and their Influence on Electron-Phonon Scattering in an Ultra-thin Semiconductor Film2009

    • 著者名/発表者名
      Shigeyasu Uno, Kazuo Nakazato, Nobuya Mori
    • 学会等名
      2009 Silicon Nanoelectronics Workshop
    • 発表場所
      リーガロイヤルホテル(京都府京都市)
    • 年月日
      20090613-20090614
  • [学会発表] 埋め込みSi量子細線における電子-変調音響フォノン相互作用に関する理論研究2009

    • 著者名/発表者名
      服部淳一, 宇野重康, 森伸也, 中里和郎
    • 学会等名
      秋季第70回応用物理学学術講演会
    • 発表場所
      富山大学(富山県富山市)
    • 年月日
      2009-09-08

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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