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- 305-0044 茨城県つくば市並木1-1 [アクセス]
研究内容
出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。
公開特許出願
- 電子装置、及びトランジスタの駆動方法 (2025)
- アルカリ金属イオン検出センサー及び放射性セシウムイオン検出センサー (2022)
- 有機トランジスタとその動作制御方法および動作制御装置 (2018)
所属学会
応用物理学会
ナノアーキテクトニクス材料研究センター
タイトル
原子・分子機能を活かした革新的電子デバイスの創製
キーワード
二次元原子膜, 有機分子, 多値論理回路, 再構成可能論理回路, ヘテロ接合, 量子トンネル効果
概要
生成AIやIoT社会の進展に伴うデータ生成量の飛躍的な増加により、従来のSi CMOSを基盤とするノイマン型コンピューターの消費電力の増加と微細化限界が顕在化している。本研究では、二次元半導体や分子材料の有する特異な電子物性を引き出し、Si技術の延長線上にはない新原理演算・メモリ素子の創出を目指している。遷移金属ダイカルコゲナイドや有機超薄膜によるヘテロ接合トランジスタ、機能性分子を量子ドットとした縦型トンネルトランジスタなどを創製し、原子・分子スケールの物性と集積回路技術を融合した革新的な低消費電力デバイスの創出を目指している。
新規性・独創性
● 原子・分子固有の量子・界面機能を活用し、従来のSi CMOSの限界を打破する新規演算・メモリ素子を開拓。
● 室温で負性微分トランスコンダクタンス（NDT）を示すヘテロ接合トランジスタを創製。Si MOSトランジスタでは多数のトランジスタ（4～12個）を必要とした多値論理回路や再構成可能論理回路を少数素子で実現できることを実証。
● 機能性分子を壊すことなく集積したSi縦型トンネルトランジスタを開発。単一あるいは少数分子の離散したエネルギー準位を介したトンネル伝導を誘起し、ゲート電圧での制御に成功。
内容
ポストCMOS時代を見据え、新原理に基づく機能デバイスの開発を推進している。二次元半導体（遷移金属ダイカルコゲナイド等）や有機超薄膜を用いたヘテロ接合トランジスタでは、室温で明瞭な負性微分トランスコンダクタンス（NDT）を発現させ、これを利用した低駆動電圧多値（3値・4値）論理回路および再構成可能論理回路を少数トランジスタで実現することを目指している。さらに分子縦型トンネルトランジスタでは、フラーレン（C60）など様々な機能性分子を壊すことなくSiデバイスへ組み込む独自集積技術を確立し、分子軌道に起因するトンネル電流の観測とゲート電圧制御に成功している。
まとめ
● 原子・分子機能を活用した新原理演算素子の開発を推進。
● ヘテロ接合トランジスタによる多値（3値・4値）論理回路や再構成可能論理回路を少数トランジスタで実証。
● 機能性分子を集積した縦型トンネルトランジスタを実証し、分子軌道を反映したトンネル伝導とゲート制御を達成。
この機能は所内限定です。
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