量子輸送シミュレータによる極限シリコン新構造・新材料デバイスの設計

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360171
• 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: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 小川 真人 神戸大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40177142)
• 研究分担者: 相馬 聡文 神戸大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20432560)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• キーワード: 量子力学的シミュレーション / 非平衡グリーン関数法 / 原子レベルシミュレーション / 第一原理バンド構造計算

研究概要

集積回路(LSI)では,それを構成するトランジスタが,ナノメートルオーダにまで微細化され,電子の量子力学的性質(波動性)や構成原子の個性が特性に影響を与えつつある.次世代トランジスタの候補として電流路をナノメータまで細くしたナノワイヤ(NW)トランジスタと呼ばれる構造が注目されているが,消費電力を増大させる原因となるリーク電流などスイッチング特性の劣化や消費電力の増大,製造誤差の拡大のために新材料や新構造を用いたデバイスの必要性が高まっている.本研究ではリーク電流を低減し,LSI の消費電力を低減するために,新たに量子力学的な原子レベルのシミュレータを開発し,それを用いて新しい構造のトランジスタが実現可能であることを明らかにしている.

研究成果

• [雑誌論文] Analysis of tunneling characteristics through hetero interface of InAs/Si nanowire tunneling field effect transistors (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyoshi, M. Ogawa, S. Souma
  • 雑誌名: Proc. of SISPAD 2012 ページ: 368-371
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast Perturbative Treatment for Efficient Nano-Scale Device Simulation Based on Bridge-Function Pseudo-Spectral Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Saito, H. Fujikawa, S. Souma, M. Ogawa
  • 雑誌名: Proc. of SISPAD 2012 ページ: 384-387
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomistic Modeling of Electron-Phonon Interaction and Electron Mobility in Si nanowires (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, H. Tsuchiya, M. Ogawa
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol. 111, No. 6 ページ: 063720-1 - 063720-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparisons of Performance Potentials of Si and InAs Nanowire MOSFETs under Ballistic Transport (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Takiguchi, S. Koba, H. Tsuchiya, M. Ogawa
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Electron Devices 巻: Vol. 59, No. 1 ページ: 206-211
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance Analysis of Junctionless Transistors Based on Monte Carlo Simulation (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Choi,K. Nagai,H. Tsuchiya, M. Ogawa
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: V .lo 5 ページ: 054301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theory of finite temperature Josephson transport through a ferromagnetic insulator (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Nakamura, M. Ogawa, S. Souma
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: Vol.27 ページ: 308-311
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parity induced edge-current saturation and currentdistribution in zigzag-edged graphene nano-ribbon devices (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Souma, M. Ogawa, T. Yamamoto, K. Watanabe
  • 雑誌名: Journal of Computational Electronics 巻: Vol.10, No. 1-2 ページ: 35-43
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of Band-Gap Opening on Ballistic Electron Transport in Bilayer Graphene and Graphene Nanoribbon FETs (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Sako, H. Tsuchiya, M. Ogawa
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Electron Devices 巻: Vol. 58, No. 10 ページ: 3300-3306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of native interface asymmetry and electric field on spin-splitting in narrow gap semiconductor heterostructures (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Souma, M. Ogawa
  • 雑誌名: J. Korean Phys. Soc. 巻: Vol. 58, No.51 ページ: 1251-1255
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of Source/Drain Parasitic Resistance on Device Performance of Ultrathin Body III-V Channel Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effct Transistors (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Maegawa, S. Koba, H. Tsuchiya, M. Ogawa
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: Vol. 4 ページ: 084301
  • 査読あり
• [雑誌論文] グラフェンナノエレクトロニクス素子開発に向けて 素子シミュレーションと素子作成・物性評価- (2010)
  • 著者名/発表者名: 相馬聡文, 小川真人, 山本貴博, 渡辺一之, 長汐晃輔
  • 雑誌名: 固体物理 巻: Vol. 45 No. 1 ページ: 63-76
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of interface structure on current spin-polarization in narrow gap semiconductor heterostructures (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Souma, M. Ogawa
  • 雑誌名: Physica E. 巻: vol. 42, Issue 10 ページ: 2718-2721
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-polarization in InAs/AlSb double barrier resonant tunneling structures: influence of barrier material and interface structure (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Souma, M. Ogawa
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: Vol.3 Issue 2 ページ: 1287-1290
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparisons of Performance Potentials of Silicon Nanowire and Graphene Nanoribbon MOSFETs Considering First-Principles Bandstructure Effects (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Tsuchiya, H. Ando, S. Sawamoto, T. Maegawa, T. Hara, H. Yao, M. Ogawa
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Electron Devices 巻: Vol. 57, No. 2 ページ: 406-414
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of Ballistic Efficiency due to Source to Channel Heterojunction Barrier in Si Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors (2009)
  • 著者名/発表者名: Wei Wang, H. Tsuchiya,M. Ogawa
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: Vol. 106, No. 2 ページ: 024515
  • 査読あり
• [学会発表] 第一原理バリスティックシミュレーションによる Si ナノワイヤトランジスタの性能予測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 澤本 俊,前川忠志,原 孟史土屋英昭,小川真人
  • 学会等名: 第70回 応用物理学会 学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-08-09