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~1 nm = 10 -9 m

ナノメートル. ~1 nm = 10 -9 m. Si 原子 8 層. ナノメートル. ~1 nm = 10 -9 m. Si 原子 8 層. ナノメートル. ~1 nm = 10 -9 m. Si 原子 8 層. 1 cm のビー玉. 地球資源的 に有望. Si 系を中心. 材料. ナノデバイス. 回路システム. プロセス・作製・設計. 中核技術. 評価・解析・シミュレーション. 研究の範囲. 地球資源的 に有望. ３．単一電子動作デバイス. 材料. ナノデバイス. 回路システム.

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~1 nm = 10 -9 m

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Presentation Transcript

  1. ナノメートル ~1 nm = 10-9 m Si原子8層 ナノメートル ~1 nm = 10-9 m Si原子8層

  2. ナノメートル ~1 nm = 10-9 m Si原子8層 1 cm のビー玉

  3. 地球資源的 に有望 Si系を中心 材料 ナノデバイス 回路システム プロセス・作製・設計 中核技術 評価・解析・シミュレーション 研究の範囲

  4. 地球資源的 に有望 ３．単一電子動作デバイス 材料 ナノデバイス 回路システム １．高速（トンネル）電子・光デバイス プロセス・作製・設計 III-V系（GaAs）　→　Si系 ２．低次元光デバイス III-V系（GaAs）　→　Si系 中核技術 ３．単一電子動作デバイス 評価・解析・シミュレーション 研究の範囲

  5. SiGeトンネルデバイス（RTD）と単電子デバイス（SET）SiGeトンネルデバイス（RTD）と単電子デバイス（SET） の消費電力と動作速度

  6. 高速（電子トンネル）デバイス Si + Ge 22原子層 計算機支援設計

  7. 結晶性解析装置 Si基板 温度制御 原子層単位成長 4兆分の１気圧 イオン ポンプ ターボ ポンプ 超微細デバイス作製技術 Si/Geナノスケール成長制御 膜厚精度：〜１nm = 10Å - MBE　分子線成長法 - 高精度低速スパッタ - ALE　原子層単位積層操作

  8. 4.0 I V 電子トンネルデバイス 3.0 電流密度 (mA/mm2) 2.0 1.0 0.0 印加電圧 (V) V 0 0.5 1 1.5 2 高速（電子トンネル）デバイス（～ＴＨｚ） 電流のON/OFF トランジスタ化

  9. 0.6 0.4 損失係数 (dB/km) 0.2 0 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 波長 (μm) I V 高速光デバイス -発光 -検出 -変調 （III-V系（GaAs）→Si系）

  10. 論 理 素 子 発 光 素 子 I I V V A N D 発 光 O R 光 検 出 N O T 光 変 調 メ モ リ 光 ス イ ッ チ 光 変 調

  11. SiGe トンネルデバイス （１）メモリ（多値メモリ） （２）ダイオード （３）トランジスタ RHET、QuESTT、RTD+MOS （４）論理回路 NOT、AND、OR、NAND、NOR 応用例 　検出器 　ミクサー 　乗算器 　サンプルホールド 　トリガー回路 　パルスジェネレータ A/D変換回路 　論理演算 論理・光信号結合回路 SiGe トンネルデバイス 論理デバイス／光デバイス Si CMOS SiGe HCMOS Si CMOS

  12. 0.6 0.4 損失係数 (dB/km) 0.2 0 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 波長 (μm) 低次元構造デバイス（光デバイス・レーザ） Ge塊 ３次元 Ge薄膜 ２次元 Ge細線 １次元 Geドット 0次元

  13. ドット規則配列デバイス Ge ドット 8.0μm Ge ドット

  14. 世界初室温動作 Al製トランジスタ -10 3 10 -10 2.5 10 ゲート電圧 : 理論 電流 (A) Vg = 0.1 V -10 : 実験 2 10 Vg = 0.5 V -10 1.5 10 Vg = 1.0 V -10 1 10 -11 5 10 ソースドレイン電圧 (V) 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 単一電子動作トランジスタ D G S 特徴 ・究極的微細化（分子トランジスタ） ・単純構造 ・超低消費（1／10000 以下） ・超高感度センサー（単一光検出；　単一電子-単一光）

  15. 単電子回路システムの探索 V V d d 1 d d 1 V ic 7 7 V i1 V i2 V o V d d 1 0 0 C C 0 7 /3 4 0 7 /3 L s u b C C g d 0 0 3 4 7 V C g V V s V V s d d d d 1 s u b 1 V V d d d d 1 1 1 V C C s u b 2 s L 1 V 0 o c 0 4 C C g d C L C s u b V d d 2 V V V s u b 2 s u b 2 d d 2 0、1 0、1、2 a 多値メモリ c a c a c d d 0、1、２などの b b e e d ３つ以上の複数の ディジタル値（多 a c a c e 値）を記憶、読み d d b b e b e b 出し、画像演算の できるメモリ メモリセル メモリアレイ 基本要素回路 NAND NOR NOT 双方向信号伝送回路 + ディジタル値を伝送損失なく 双方向に伝送可能で信号を伝 V T V T 1 送しながら論理演算も可能 2 多値(４値)回路 0、1 0、1、2、3 超低消費コンピュータ、多値論理システム、確率動作システム（環境自己対応）、 生体機構システム、１光子-１電子結合回路、3次元回路に発展

  16. 超微細デバイス／回路形成技術 電子ビーム 従来法 新方式 走査型トンネル顕微鏡 超微細細線 直接描画システム Si基板 ≦400Å(目標）

  17. Si系を中心 地球資源的 に有望 材料 ・Ｓｉ/Ｇｅ超薄膜材料 ・半導体/絶縁体積層材料 ・原子層単位成長操作 ・低次元構造作製技術 　　（ドット・コットン ・細線・超薄膜） ・細線加工技術 ・ＣＡＤ設計技術 　ナノデバイス ・高速電子トンネルデバイス ・高速光デバイス ・低次元(ドット)光デバイス ・単一電子制御デバイス 　　　 ・1電子1光子制御デバイス ・超高感度センサー 　 ・確率動作デバイス ・電子構造解析 ・デバイスシミュレーション 　 回路システム ・高速トンネル デバイス回路 ・単一電子制御回路 ・確率動作システム ・多値システム

  18. Welcome to Suda Lab. 須田研究室 ナノデバイス・回路システム- Si系を中心 ナノデバイス -トンネルデバイス（高速光・論理） -単一電子制御デバイス（超低消費・超高感度センサー） -低次元構造（ドット）デバイス（光・レーザー） -多機能高速薄膜デバイス 回路システム 材料開発 -ＳｉＧｅ積層材料 -低次元構造 プロセス開発 ‐ナノ微細構造加工技術 理論解析（プログラム開発） 動作シミュレーション（プログラム開発） －材料設計 　－デバイス設計・動作解析 　－回路システム開発

  19. 研究を楽しむ 高度な研究 推進能力 高度な研究 推進能力 ソフト・マテリアル・ デバイス・システムの 多角的運用能力 チャレンジ 幅広い興味

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