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2014 年度 実績報告書

極低消費電力LSIの実現に向けたグリーンナノデバイスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 23560395
研究機関神戸大学

研究代表者

土屋 英昭  神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80252790)

研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2015-03-31
キーワード低電圧駆動 / III-V MOSFET / グラフェン / ナノワイヤ
研究実績の概要

本年度は、絶縁基板上に堆積されたグラフェンの電子移動度の解析とシリコンナノワイヤMOSFETの準バリスティック輸送特性の解明を行った。グラフェンを絶縁基板上に堆積すると、基板内の光学フォノンや基板表面の荷電不純物が引き起こす外因性の散乱によってグラフェンの電子移動度は大幅に低下するが、h-BN基板の場合には100,000cm2/Vs以上の高移動度を維持することを見出した。その理由として、h-BN基板の表面に存在する荷電不純物密度がSiO2基板に比べて約1桁低いことが関係していることを明らかにした。一方、シリコンナノワイヤMOSFETの後方散乱係数を抽出することにも成功した。シリコンナノワイヤ内の1次元電子状態を反映して、オン状態ではゲート電圧の増加とともに後方散乱係数が減少することを初めて見出した。これは、従来のプレーナ型MOSFETと逆の特性を示していることから、シリコンナノワイヤMOSFETの実用化を進める際の重要な知見を与えている。
研究期間を通じて、低電圧駆動型トランジスタの有力候補に挙げられているダブルゲート構造およびナノワイヤ構造MOSFET、高移動度チャネルIII-V MOSFET、および絶縁基板上グラフェンの電子輸送特性を解明することに成功した。さらに、現在の主流技術であるプレーナ型シリコンMOSFETとの性能比較にも取り組み、上記新技術の優位性および課題についても明らかにしてきた。これらの成果は、極低消費電力LSIの実現に向けたグリーン・ナノエレクトロニクスの発展に寄与するものとして注目される。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Computational Study of Effects of Surface Roughness and Impurity Scattering in Si Double-Gate Junctionless Transistors2015

    • 著者名/発表者名
      Masato Ichii, Ryoma Ishida, Hideaki Tsuchiya, Yoshinari Kamakura, Nobuya Mori, and Matsuto Ogawa
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Electron Devices

      巻: 62 ページ: 1255-1261

    • DOI

      10.1109/TED.2015.2399954

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Simulation of Electron Transport in Atomic Monolayer Semiconductor FETs2015

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tsuchiya, Shiro Kaneko, Noriyasu Mori, and Hideki Hirai
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Simulation in Science and Engineering

      巻: 2 ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 微細化限界に挑戦する新型MOSFETのキャリア輸送特性とシミュレーション技術2015

    • 著者名/発表者名
      土屋 英昭
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌C

      巻: J98-C ページ: 70-78

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron Mobility Calculation for Graphene on Substrates2014

    • 著者名/発表者名
      Hideki Hirai, Hideaki Tsuchiya, Yoshinari Kamakura, Nobuya Mori, and Matsuto Ogawa
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 116 ページ: 083703

    • DOI

      10.1063/1.4893650

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of Increased Acoustic Phonon Deformation Potential and Surface Roughness Scattering on Quasi-Ballistic Transport in Ultrascaled Si-MOSFETs2014

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Koba, Ryoma Ishida, Yuko Kubota, Hideaki Tsuchiya, Yoshinari Kamakura, Nobuya Mori, and Matsuto Ogawa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 53 ページ: 114301

    • DOI

      10.7567/JJAP.53.114301

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Coupled Monte Carlo Simulation of Transient Electron-Phonon Transport in Small FETs2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshinari Kamakura, Indra Nur Adisusilo, Kentaro Kukita, Go Wakimura, Shunsuke Koba, Hideaki Tsuchiya, and Nobuya Mori
    • 学会等名
      International Electron Devices Meeting (IEDM2014)
    • 発表場所
      サンフランシスコ(アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-17
  • [学会発表] モンテカルロ法を用いたSiダブルゲート構造MOSFETの準バリスティック輸送係数の抽出2014

    • 著者名/発表者名
      土屋英昭,石田良馬,鎌倉良成,森伸也,宇野重康,小川真人
    • 学会等名
      電子情報通信学会 シリコン材料・デバイス
    • 発表場所
      機械振興会館(東京都港区)
    • 年月日
      2014-11-07 – 2014-11-07
  • [学会発表] 単原子層Geナノリボンの電子移動度解析2014

    • 著者名/発表者名
      森規泰,下井田健太,土屋英昭,鎌倉良成,森伸也,小川真人
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス(札幌市)
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-18
  • [学会発表] 絶縁基板上グラフェンの電子移動度解析2014

    • 著者名/発表者名
      平井秀樹,土屋英昭,鎌倉良成,森伸也,小川真人
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス(札幌市)
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-18
  • [学会発表] ジャンクションレストランジスタの表面ラフネス散乱及び不純物散乱の影響2014

    • 著者名/発表者名
      一居雅人,土屋英昭,鎌倉良成,森伸也,小川真人
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス(札幌市)
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-17
  • [学会発表] Extraction of Quasi-Ballistic Transport Parameters in Si Double-Gate MOSFETs Based on Monte Carlo Method2014

    • 著者名/発表者名
      Ryoma Ishida, Shunsuke Koba, Hideaki Tsuchiya, Yoshinari Kamakura, Nobuya Mori, Shigeyasu Uno, and Matsuto Ogawa
    • 学会等名
      The 2014 International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices (SISPAD2014)
    • 発表場所
      メルパルク横浜(横浜市)
    • 年月日
      2014-09-09 – 2014-09-11
  • [学会発表] シリセン/ゲルマネン/グラフェンFETの電子輸送モデリング2014

    • 著者名/発表者名
      土屋英昭,兼古志郎,平井秀樹,森規泰
    • 学会等名
      応用物理学会分科会 シリコンテクノロジー
    • 発表場所
      機械振興会館(東京都港区)
    • 年月日
      2014-07-04 – 2014-07-04
    • 招待講演
  • [学会発表] Understanding Carrier Transport in the Ultimate Physical Scaling Limit of MOSFETs2014

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tsuchiya
    • 学会等名
      The 2014 Int. Meeting for Future of Electron Devices, Kansai (2014 IMFEDK)
    • 発表場所
      龍谷大学アバンティ京都ホール(京都市)
    • 年月日
      2014-06-19 – 2014-06-20
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-01  

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