著者

湯元 美樹 田村 隆弘 佐藤 威友 長谷川 英機

出版者

一般社団法人電子情報通信学会

雑誌

電子情報通信学会技術研究報告. SDM, シリコン材料・デバイス (ISSN:09135685)

巻号頁・発行日

vol.103, no.631, pp.15-19, 2004-01-23

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ヘキサゴナル二分決定グラフ(BDD)論理アーキテクチャの大規模集積回路への応用を考え、分子線エピタキシー(MBE)法により形成された選択成長(SG)埋め込み量子細線(QWR)を用いて量子BDD節点デバイスを実現する手法を提案し、デバイスの試作・評価を行った。MBE選択成長により形成したGaAs系量子細線デバイスにプロセスを施すことにより、ショットキーラップゲート(WPG)で細線内のポテンシャル制御を行うSG QWR枝スイッチの作製に成功した。SG QWR枝スイッチのゲート制御特性をシュブニコフ・ド・ハース(SdH)振動測定を用いて評価し、その動作がエッチング細線型QWR枝スイッチと類似することを明らかにした。作製したSG QWR枝スイッチは、低温において明瞭な量子化コンダクタンスを実現し、コンダクタンスステップ傾きの温度依存性を調べた。2個のSG QWR枝スイッチを有するY字型のBDD節点デバイスを試作し、明確なパススイッチング動作を実現した。

著者

長谷川 英機 澤木 宣彦 小間 篤 岩見 基弘 菅野 卓雄 安田 幸夫

出版者

北海道大学

雑誌

重点領域研究

巻号頁・発行日

1996

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本研究の目的は、ナノ構造の原子スケール制御に対し、十分な研究実績をもつ班員の実績を活かして、「ナノ構造の表面・界面の制御と単電子トンネル障壁の最適化」の研究を担当し、室温動作の単電子デバイスや、新しい機能もつ単電子デバイスを、単体ないし小規模集積レベルで実現する要素デバイス技術およびプロセス技術を確立することにある。主要な成果として、まず、化合物半導体の2次元電子ガスに対する新しいインプレーンゲート、ラップゲート構造による単電子トランジスタについて、従来のスプリットゲート素子に比較して、動作温度の大幅な向上、動作機構の理解、1以上の電圧利得の達成、論理インバータ回路・BDDスイッチ回路などの小規模集積回路の試作と実証など、世界に先駆け大きな進歩がもたらされた。また、シリコン系については、プラズマプロセスで形成したシリコンドットにおける室温のクーロン階段の観測や、単電子トランジスタの動作確認、縦形トランジスタでの量子化コンダクタンスの観測、ホッピング伝導系でのクローンブロケッド現象の発見、非対称トンネル障壁構造を用いてデバイス特性を最適化する研究が推進された。さらに、シリコン系および化合物半導体系量子ドット構造を、表面・界面の原子配列と電子物性を評価・制御しつつ形成する手法について、大きな進展が認められた。また、「トンネル障壁」におけるトンネル時間やドット内の波束の運動の検討など、単電子過程を解明する基礎研究も進展した。