PとBの同時ドーピングによるSiシングルドーパントデバイスの室温動作化

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22656082
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 田部 道晴 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80262799)
• 研究分担者: 水田 博 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (90372458)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• キーワード: 電子デバイス・機器 / スピンデバイス / ドーパント複合体

研究概要

本研究において、これまでに得た主な研究成果は以下のとおりである。Si SOI-MOSFETにおいてチャネル部をナノメートル寸法にすると、ドーピングされたPドナーは、単独で量子サイズ効果と誘電閉じ込め効果のためにバルクSiの値の数倍以上のイオン化エネルギーをもつことを実験的に明らかにした。また、BとPの配置によっては、電子に対する量子井戸をさらに深くすることが可能であることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Temperature evolution of electron transport in single-donor transistors (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Moraru, E. Hamid, A. Udhiarto, T. Mizuno, and M. Tabe
  • 雑誌名: J. Adv. Res. Phys 巻: 2 ページ: 011112-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Donor-level Deepening innm-scale Si SOI-MOSFETs (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tabe, D. Moraru, E. Hamid, M. Anwar, R. Nowak, Y. Kuzuya, and T. Mizuno
  • 雑誌名: J. Adv. Res. Phys 巻: 2 ページ: 011112-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of electron injection into phosphorus donors in silicon-on-insulator channel observed by Kelvin probe for cemicroscop (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Anwar, R. Nowak, D. Moraru, A. Udhiarto, T. Mizuno, R. Jablonski, and M. Tabe
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 99 ページ: 213101-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trapping of a photo excited electron by a donor in nanometer-scale phosphorus-dopedsilicon-on-insulator field-effect transistors (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Udhiarto, D. Moraru, T. Mizuno, and M. Tabe
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 99 ページ: 113108-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-electron charging in phosphorous donors in silicon observed by low-temperature Kelvin probe force microscope (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Anwar, Y. Kawai, D. Moraru, R. Nowak, R. Jablonski, T. Mizuno, and M. Tabe
  • 雑誌名: Si-based single-dopant atom devices 巻: 50 ページ: 08LB10-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atom devices based on single do pants in silicon nanostructures (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Moraru, A. Udhiarto, M. Anwar, R. Nowak, R. Jablonski, E. Hamid, J. C. Tarido, T. Mizuno, and M. Tabe
  • 雑誌名: Nanoscale Research Letters 巻: 6 ページ: 479-1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kelvin Probe Force Microscopemeasurement uncertainty (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Ligowski, M. Tabe and R. Jablonski
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: 222 ページ: 114-117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Memory effects based on dopant atoms in nano-FETs (2011)
  • 著者名/発表者名: Miki, T. Mizuno and M. Tabe
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: 222 ページ: 122-125
  • 査読あり
• [雑誌論文] Si-based single-dopant atom devices, Advanced Materials Research (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tabe, D. Moraru, A. Udhiarto, S. Miki, M. Anwar, Y. Kawai and T. Mizuno
  • 雑誌名: Si-based single-dopant atom devices 巻: 222 ページ: 205-208
• [雑誌論文] Single-photon detection by Si single-electron FETs (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tabe, A. Udhiarto, D. Moraru and T. Mizuno
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: 208 ページ: 646-651
  • 査読あり
• [雑誌論文] KFM Observation of ElectronCharging and Discharging inPhosphorus-Doped SOI Channel (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Anwar, D. Moraru, Y. Kawai, M. Ligowski, T. Mizuno, R. Jablonski, M. Tabe
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 470 ページ: 33-38
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunable Single-Electron Turnstile using Discrete Dopants in Nanoscale SOI-FETs (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Moraru, K. Yokoi, R. Nakamura, S. Miki, T. Mizuno and M. Tabe
  • 雑誌名: Charging and Discharging 巻: 470 ページ: 27-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-electron transfer between two donors in nanoscale thin silicon-on-insulator field-effect transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: E. Hamid, D. Moraru, J. C. Tarido, S. Miki, T. Mizuno and M. Tabe
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 97 ページ: 262101-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical control of capacitance dispersion for single-electron turnstile operation in common-gated junction arrays (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Yokoi, D. Moraru, T. Mizuno and M. Tabe
  • 雑誌名: Engineering Materials 巻: 108 ページ: 053710-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-Electron Transport through Single Dopants in a Dopant-Rich Environment (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Tabe, D. Moraru, M. Ligowski, M. Anwar, R. Jablonski, Y. Ono and T. Mizuno
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 105 ページ: 016803-1-4
  • 査読あり
• [学会発表] Single Dopant Electronics (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tabe
  • 学会等名: Emerging Nanotechnologies for' More-than-Moore' and' Beyond CMOS' era(ISEN2012)
  • 発表場所: しいのき迎賓館(金沢市)
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] Electronic potential of lateral nanoscale Si pn junctions observed by KFM technique (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Nowak
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] Observation of the photovoltaic effect in pn-junction silicon-on-insulator nanowires (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Udhiarto
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 第一原理計算によるシリコンナノロッドトランジスタ中の単一リン不純物の電子状態解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 葛屋陽平
  • 学会等名: 電子情報通信学会SDM/ED合同研究会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2012-02-07
• [学会発表] KFM observation of individual dopant potentials and electron charging (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Nowak
  • 学会等名: 電子情報通信学会SDM/ED合同研究会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2012-02-07
• [学会発表] Single-dopant/interface interaction effects on transport characteristics of silicon nano-transistors (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Moraru
  • 学会等名: 2012 Int. Workshop on Advanced Nanovision Science
  • 発表場所: Shizuoka Univ., Hamamatsu campus(浜松市)
  • 年月日: 2012-01-24
• [学会発表] シリコンナノ構造を用いたドーパント原子デバイスとフォトン検出 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田部道晴
  • 学会等名: 東北大学電気通信研究所組織連携型共同プロジェクト研究研究会
  • 発表場所: Shizuoka Univ., Hamamatsu campus(浜松市)
  • 年月日: 2011-12-19
• [学会発表] KFM measurements of surface potential induced by donor and acceptor dopants in hydrogen-passivated SOI-FETs (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Nowak
  • 学会等名: The13th Takayanagi Kenjiro Memorial Symp
  • 発表場所: Shizuoka Univ., Hamamatsu campus(浜松市)
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] Single-dopant Based Silicon Photonic Devices (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Udhiarto
  • 学会等名: The 13thTakayanagi Kenjiro Memorial Symp
  • 発表場所: Shizuoka Univ., Hamamatsucampus(浜松市)
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] Theoretical Analysis of Single Dopants in Silicon Nanowire Transistors (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kuzuya
  • 学会等名: 2011Korean-Japanese-Student Workshop(KJS Workshop)
  • 発表場所: Shizuoka Univ., Hamamatsu campus(浜松市)
  • 年月日: 2011-11-04
• [学会発表] Single dopant devices : Toward diversity and high temperature operation (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tabe
  • 学会等名: Italia week at Waseda, Int. Workshop(Nanoelectronics Workshop)
  • 発表場所: Waseda Univ.(東京都)
  • 年月日: 2011-11-01
• [学会発表] シリコン系シングルドーパントデバイスとフォトン検出 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田部道晴
  • 学会等名: 日本学術振興会光電相互変換第125委員会第214回研究会
  • 発表場所: 静岡大学(浜松市)
  • 年月日: 2011-10-14
• [学会発表] 少数ドーパントを有するシリコンナノロッドの状態解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 葛屋陽平
  • 学会等名: 2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会シンポジウム
  • 発表場所: 山形大学(山形市)
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] 単一ドーパントデバイス:多様性と高温動作に向けて (2011)
  • 著者名/発表者名: 田部道晴
  • 学会等名: 2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会シンポジウム
  • 発表場所: 山形大学(山形市)
  • 年月日: 2011-08-29
• [学会発表] シリコン系シングルドーパントデバイスとKFMによる局所電位評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田部道晴
  • 学会等名: 国際高等研究所研究会
  • 発表場所: 国際高等研究所(京都市)
  • 年月日: 2011-07-22
• [学会発表] Atom devices based on single-dopants in silicon nanostructures (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tabe
  • 学会等名: Villa Conf. on Interactions Among Nanostructures(VCIAN 2011)
  • 発表場所: Red Rock Casino, Resort and Spa., Las Vegas, USA
  • 年月日: 2011-04-21
• [学会発表] 単一不純物を有するシリコンナノロッドトランジスタの第一原理解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 葛屋陽平
  • 学会等名: 2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東日本大震災の為、講演予稿集の発行のみ
  • 年月日: 2011-03-09
• [学会発表] Siナノワイヤp-nダイオードにおけるランダムテレグラフシグナルの観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Moraru
  • 学会等名: 2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東日本大震災の為、講演予稿集の発行のみ
  • 年月日: 2011-03-09
• [学会発表] Single dopant devices : Single-electron transport through single-dopants (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Tabe
  • 学会等名: ITRS Deterministic Doping Workshop 2
  • 発表場所: UC Berkeley(USA)
  • 年月日: 2010-11-12
• [学会発表] Siナノワイヤp-nダイオードの作製と評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 三木早樹人
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎市)
  • 年月日: 2010-09-17
• [図書] Single Atom Nanoelectronics, Chapter 13 : Silicon-based single dopant devices and integration with photons (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tabe, D. Moraru, and A. Udhiarto
  • 出版者: Pan Stanford Publishing
• [図書] ナノシリコンの最新技術と応用展開第1章8「シリコン多重ドットFETの新機能:フォトン検出と単電子転送」 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田部道晴
  • 総ページ数: 56-65
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考] 静岡大学学術リポジトリ
  • URL: http://ir.lib.shizuoka.ac.jp/
• [備考] 電子工学研究所
  • URL: http://www.rie.shizuoka.ac.jp/index.html
• [備考] 田部研究室
  • URL: http://www.rie.shizuoka.ac.jp/~nanohome/