2009 Fiscal Year Annual Research Report
シリコンナノチェイン構造における量子化された電荷蓄積と転送の制御
Project/Area Number |
07F07107
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Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
Principal Investigator |
小田 俊理 Tokyo Institute of Technology, 量子ナノエレクトロニクス研究センター, 教授
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
RAFIQ Aftab 東京工業大学, 量子ナノエレクトロニクス研究センター, 外国人特別研究員
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Keywords | シリコンナノチェイン / 単電子デバイス / クーロンブロッケード / 量子情報デバイス / 多重トンネル接合 / 微小電荷検出 / クーロン階段 |
Research Abstract |
単一シリコンナノチェイン構造のデバイスで電気特性を測定した結果、単電子トンネル現象に特有なクーロンブロッケードを観測した。室温まで温度を上昇しても単電子トンネル現象は残っており、明瞭なクーロン振動をナノチェインでは初めて観測した。多くのナノ結晶が鎖状に連結して、シリコン酸化膜で被覆されている構造であるシリコンナノチェインの電子輸送過程を多重トンネル接合モデルで解析したところ、実験結果と良い一致が見られた。ゲート容量は0.1aFと見積もられたが、これは電子顕微鏡観測によるデバイスの寸法から見て合理的な値である。 多重トンネル接合のパラメータのばらつきを、日立ケンブリッジ研究所で開発されたCAMSET単電子デバイスシミュレータを用いて解析したところ、ナノチェイン中のナノ結晶の位置がデバイスの閾電圧を決定していることが判明した。 複数のナノチェインによるデバイス構造でも室温で単電子トンネル効果を観測した。高密度に凝集したナノチェインデバイスでは、クーロンブロッケードの閾電圧がゲート電圧に依存する電界効果トランジスタ特性が得られた。 ナノ結晶シリコンが擬2次元的に集積した薄膜デバイスの電子輸送特性では、ホッピング伝導の電界支援効果を観測した。電流の対数は、温度の平方根に反比例すること、および電界の平方根に比例することを見いだして、実効温度の概念を導入することにより実験結果を良く説明できることを明らかにした。
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Research Products
(7 results)