工学部 電子情報コース・大学院 情報科学研究科 情報エレクトロニクス専攻 集積システム講座 集積電子デバイス学研究室 量子集積エレクトロニクス研究センター 量子一貫プロセス研究分野 (協力分野) 教授 特任教授 事務補助員 博士研究員 学生 ：福井 孝志 准教授 ：葛西 誠也 ：比留間 健之 客員教授：石橋 幸治 (理化学研究所) ：川勝深雪 ：２名 ：博士 ２名, 修士 ７名, ４年 ４名 目的は何？ 何をしている？ おもしろい？ 半導体とナノを鍵として､未来のユビキタス・環境 社会を支える新たな材料・デバイスを創り出す 結晶成長による半導体ナノワイヤを中心としたナノ構 造の創製、物性探索と制御、デバイス回路応用 "ものづくり" で実感できるおもしろさ 自らつくった構造やデバイスが目で見え､機能する 誰も手にしたことがない新技術への挑戦 最小加工寸法 ( m) チップ当りのトランジス タ数 研究教育のコンセプト 日本科学技術基本計画 戦略重点科学技術(ナノ) ・ライフサイエンス ・情報通信 ・環境 ・ナノテクノロジー 10-20年後目標 ・ナノエレクトロニクス 戦略的基盤の構築 ・革新的先端物質・ 材料技術 半導体ナノを基礎に１０年先の社会に資する研究と人材育成 研究の概略 創る 調べる Conductance (2e 2/h) quantum wire transistor 8 (detector) 6 4 35K 25K 2 17K 9K 0 結晶選択成長 45K 3.5K V DS = 0. 2 mV 半導体ナノワイヤ -100 0 100 V G (mV) 200 電子・光物性評価 半導体量子ナノ構造 応用する D rain s7 a6 b6 a7 a5 b5 s4 N ano wir e c a7 b7 s6 量子細線型 8-bit加算器 b7 a6 a4 b4 a5 s2 a3 b3 a4 a2 b2 b4 a3 a1 So urc e a2 a0 b0 Gate s3 b3 b1 s0 b6 s5 b5 a1 b1 terminal-1 a0 b2 s1 hexagonal nanowire network 10 µm b0 デバイス・回路 実験設備：量子集積エレクトロニクス研究センター 集積電子デバイス学研究室の特長 １. 半導体"ナノワイヤ"を中心にした"ものづくり"の研究 ２. 最先端のナノテクノロジ研究設備 (量子集積センタのスーパークリーンルーム等) ３. 世界をリードする高水準の研究活動 ４. ５. ６. ７. ８. (論文件数、国際会議での招待講演等多数) 充実した研究体制 (大型研究プロジェクトの推進、研究者招聘) 卒業生の活躍 (大手電気メーカ･研究機関への就職) 国際会議での発表 (外国出張により国際性を養う) 国際的な研究環境 (生きた英語の訓練) 夏ゼミ･ニセコスキー合宿等の研究室恒例行事 (量子集積センタと合同) 卒業生の進路 (平成3年 〜 平成18年) NTT ソニー 信越半導体 富士通研究所 NEC 東芝 沖電気工業 シャープ 三菱電機 松下電器産業 静岡大学 北陸先端科技大 3名 4名 1名 1名 1名 4名 1名 1名 1名 1名 1名 1名 松下電子工業 1名 日立製作所 2名 旭化成 1名 オムロン 1名 パイオニア 1名 大日本印刷 2名 トヨタ自動車 2名 中部電力 北海道電力 1名 1名 川崎マイクロ 2名 郵政省 1名 宇宙開発事業団 1名 公務員 1名 結晶成長による半導体ナノ構造の作製 有機金属気相成長法: 化合物半導体材料･デバイスの研究開発･ (MOVPE法) 生産の基本技術, 結晶成長法の１つ 通常の結晶成長 選択成長：所望の位置にのみ成長 選択成長法を用いた半導体ナノワイヤの作製 文科省・特別推進研究「半導体ナノワイヤエレクトロニクスの創成」 作製したナノワイヤ の電子顕微鏡写真 半導体ナノワイヤのデバイス応用 本研究室の半導体ナノワイヤは、 ‣ 極微細高集積トランジスタ 物理学専門誌でも注目されてい ます ‣ 単電子トランジスタ ‣ 極微細ナノレーザ･LED ‣ バイオケミカルセンサ …様々なナノデバイスの実現 1次元半導体ナノワイヤトランジスタの実現 非晶質マスク 半導体ウェハ 電子ビーム リソグラフィ 半導体結晶成長 縦方向接合 横方向接合 原料 供給 D rain N ano wir e So urc e Gate 横型ナノワイヤ トランジスタ 縦型ナノワイヤ トランジスタ 単電子トランジスタと集積回路 単電子トランジスタ ゲート電極 ソース トンネル障壁 2分決定グラフに基づく 単電子集積回路 ドレイン 量子ドット 量子ドット 量子ドット ナノワイヤネットワークによる機能デバイス・回路 JST・さきがけ「確率共鳴を利用した新しい情報処理のためのナノデバイスと集積化」 半導体ナノワイヤ ネットワーク ネットワーク設計と制御 による機能化 SET WPG 量子ドット GaAs ナノワイヤ 量子細線 トランジスタ 500 nm 500 nm GaAs nanowire c a7 b7 s6 量子細線型 8-bit加算器 s7 a6 b6 a7 a5 b5 s4 b7 a6 a4 b4 WPG 0 生体の情報処理構造 ネットワーク 1 a5 s2 a3 b3 a4 a2 b2 2 b4 a3 a1 s0 b6 s5 b5 s3 b3 b1 a2 a0 b0 a1 b1 terminal-1 a0 b2 s1 hexagonal nanowire network 10 µm b0 ネットワークを鍵にナノ構造と電子機能を直結 機能化の工夫で今までにない能力の実現 〜感性・直感・創造力 卒業論文テーマの例 ‣・半導体結晶選択成長によるナノワイヤ・集積構 造の形成 ‣・半導体ナノ構造における電子・光の新物性探索 ‣・１次元ナノワイヤトランジスタの試作と評価 ‣・ナノワイヤを利用した新機能ナノデバイスおよ びその集積回路の設計・試作・評価 "ナノ"の世界を自らの手で実現 集積電子デバイス学研究室の見学など ■研究室見学 集合場所：量子集積センター1階 104室（事務室） 連絡先： 事務員 川勝さん 内線7171、E-mail: [email protected] ■ Website 集積電子デバイス学研究室 http://hydrogen.rciqe.hokudai.ac.jp/~kasai/HP/IEDE.html 情報科学研究科ネットジャーナル http://www.ist.hokudai.ac.jp/journal/index.html ■その他お問合わせは... 福井・葛西へどうぞ 12
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