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【IT】単電子トランジスタ集積回路の室温動作に成功

1 :pureφ ★:05/01/06 01:36:49 ID:???
IEDM 2004 - 単電子トランジスタ集積回路の室温動作に成功

 東京大学生産技術研究所の平本俊郎教授らのグループは、単電子トランジスタを組み合
わせた集積回路を作成し、これの室温動作に成功したと発表した。米サンフランシスコで
開催中のIEDM(International Electron Devices Meeting) 2004で発表された。

 単電子トランジスタは、ソースおよびドレイン電極間をトンネル接合により結びつけた
素子で、電子1個の単位でチャネル電流が流れる。量子力学的なトンネル効果により、チャ
ネルの中間にある微細なクーロン島を経由して、電子がソースドレイン間を移動する仕組
みとなっており、ゲートがスレッショルド電圧を超えると、ソースドレイン間に電流が流
れ始める。古典的なトランジスタとの違いは、スレッショルド電圧を超えると電流が流れ
続けるのではなく、ゲート電圧を大きくしていくにつれて、クーロンブロッケード振動と
よばれる、クーロン島を経由するトンネル接合構造に由来するソースドレイン電流の振動
が見られることが特徴となっている。

 今回の発表によると、作成された単電子トランジスタは、SOIウエハの上に厚さ5nmのト
ンネル酸化膜を形成し、ソースとドレイン電極の間には太さ3nm以下の極細のチャネルを形
成する。ここには単ホールトランジスタとしての微細な量子ドットが形成される。その上
にLP-CVD法によって大きさ6nm程度のSiナノクリスタル量子ドット層を形成し、その上に
65nmの厚さのコントロール酸化膜を形成、その上にポリシリコンのゲート電極が形成され
る。トンネル酸化膜の上に形成したナノクリスタルとコントロール酸化膜は、いわばフ
ローティングゲートとしてトランジスタの閾値制御のために使われる。

 作成された単電子トランジスタは、室温にて、山-谷電流比(Peak-to-valley current
ratio:PVCR)1280を観測、これは従来比13倍の値となっており、今までに前例のない高い値
だという。(中略、回路の詳細、アナログパターンマッチングの動作検証など)

 単電子トランジスタは、製造プロセスが微細化を極めていく先において、最も省電力な
トランジスタの姿と言われている。今回、室温での集積回路の動作が初めて示された。し
かし、現在動作している古典的なトランジスタと組み合わせた実用的な集積回路の設計
や、品質の安定した製造方法の確立など、まだまだ課題は多いようだ。

記事全文はこちらです。
Mainichi Communications PCWeb 2004/12/14 − 古林高
http://pcweb.mycom.co.jp/articles/2004/12/14/iedm2/

8.1 Room-Temperature Demonstration of Integrated Silicon Single-Electron
Transistor Circuits for Current Switching and Analog Pattern Matching
M. Saitoh, H. Harata, and T. Hiramoto, University of Tokyo, Tokyo, Japan
http://www.his.com/~iedm/techprogram/sessions/s8.html

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