カイラリティの揃った単層カーボンナノチューブ単電荷結合デバイスの開発

具有均匀手性的单壁碳纳米管单电荷耦合器件的开发

基本信息

批准号：
08J10080
负责人：
上村崇史
金额：
$ 1.54万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

当該年度のお主な研究成果は、以下の2つである。1.カーボンナノチューブをチャネルに用いた共鳴トンネルトランジスタ、近藤共鳴状態、単電子トランジスタの3つの特性を電気的に選択可能な新規デバイスを作製し、特性評価を行った。2.カーボンナノチューブを用いた室温動作単電荷メモリを作製し、特性評価を行った。1.について。カーボンナノチューブと金属電極間にショットキー障壁からなるトンネル障壁を形成し、トンネル障壁の厚さをゲート電圧で変化させることにより、共鳴トンネルトランジスタ、近藤共鳴状態、単電子トランジスタ、3つの特性を実現する。将来、このデバイスを応用し、ハードウェアプログラマブル回路を実現できる。これは、演算のプログラムをソフトウェアのみで行わず、都度、回路を電気的に組み替えて、ハードウェアにおいてもプログラミングすることにより、演算の高速化、省エネルギー化を実現できるものである。2.について。カーボンナノチューブ周囲を取り囲むようにトンネル障壁として酸化アルミ、その外側に電荷保持層として窒化シリコン、さらに外側に絶縁膜として酸化アルミを形成し、ゲート電極を最上層に形成した。印加ゲート電圧を制御することにより、電荷保持層に電子、または、正孔を一つずつ保持することができる。保持電荷の数に応じて、カーボンナノチューブを流れるドレイン電流が変化するので、多値メモリとして動作する。カーボンナノチューブ周囲にメモリ構造を形成することにより、電界が集中し、電荷保持層への電荷の出し入れが低い電圧で可能となる。この単電荷メモリ特性は、室温において得られている。

本财政年度的两个主要研究结果如下：1。一种能够通过碳纳米管作为通道的谐振隧道晶体管进行电气选择的新装置，伴有近电子晶体管和单电子晶体管，并为其特性进行了评估。 2。制造了使用碳纳米管在室温下运行的单电荷存储器，并进行了表征。 1。大约。碳纳米管和金属电极之间形成了由肖特基屏障组成的隧道屏障，并通过更改带有栅极电压的隧道屏障的厚度，实现了三个特征：共振型隧道晶体管，一个kondo resonance state和一个单电子晶体管。将来，该设备可以应用于实现硬件可编程电路。这意味着计算程序不是单独使用软件执行的，而是每次都会重新组装，并且执行硬件中的编程，从而可以更快地计算和节能。大约2。形成氧化铝作为隧道屏障，在外部形成氮化硅作为电荷保持层，并在外部形成氧化铝作为绝缘膜，并在顶层形成栅极电极。通过控制施加的栅极电压，可以在电荷保持层中逐一保持电子或孔。流经碳纳米管的排水电流会根据持有的电荷数量而变化，因此作为多价值内存。通过在碳纳米管周围形成记忆结构，可以将电场浓缩，并在低压下以电荷固定层输入和退出电荷。这种单电荷内存特性是在室温下获得的。