単電子トンネリング現象を利用した集積化神経回路に関する基礎的研究

利用单电子隧道现象的集成神经电路的基础研究

• 批准号: 11750279
• 负责人: 佐藤 茂雄
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750279/
• 关键词: 単電子トンネリング; ニューラルネットワーク; SET; 電子ビーム露光; 斜め蒸着法; モンテカルロ法

単電子デバイスにより構成されるニューラルネットワークの実現を目的として、確率的な単電子トンネリング現象を数値シミュレーションによって解析した。前年度に得られた成果を基にSETトランジスタを基本としたニューロン、シナプス両回路を実現し、ネットワークの動作を確認した。4クイーン問題などの最適化問題を対象として、所望の動作が実現されることを確認した。動作温度やキャパシタンスの大きさなどに依存して、協同トンネリング現象の発生確率が大きく変わりその結果最適解への収束確率も大きく変化する様子を調べた。動作温度を室温とした場合に必要とされるパラメータ(キャパシタンスや電源電圧の大きさ、回路構成など)を最適化し、これら結果を国際会議で発表した。以上から、単電子デバイスを用いたニューラルネットワーク設計手法を確立した。デバイス製作においては、単電子デバイスの製作のために必要不可欠の基本技術である電子ビーム露光装置を利用したリソグラフィー技術、薄いトンネル酸化膜形成作製技術、電子ビーム斜め蒸着法を用いた微小接合形成技術等の確立を図った。これら技術を用いてAl-AlOx-Alのトンネル接合を形成し、その基本特性を調べた。以上により、単電子デバイス製作上の基礎技術を確立した。

The analysis of the phenomenon of the single electron generation is carried out with the purpose of determining the probability of the single electron generation. The results of the previous year were confirmed. We confirm that the optimization problem of the 4-click problem has been solved and the desired action has been implemented. The temperature of the operating system is dependent on the temperature of the operating system, and the accuracy of the operating system is adjusted. The operation temperature is higher than the room temperature, and the circuit structure is optimized. The results are presented at the international conference. The above electronic design method is established. The basic technology necessary for the production of electronic devices, such as electronic devices, thin film production technology, electronic devices, and micro-bonding technology, has been established. This technology is used to form Al-AlOx-Al composite bonds and adjust their basic characteristics. As a result, the basic technology for the production of single electronic devices has been established.

项目成果

佐藤茂雄,中島康治: "電子回路によるカオス生成とカオスニューラルネットワークの集積回路化"システム制御情報学会誌. 43・11. 577-583 (1999)

Shigeo Sato、Koji Nakajima：“电子电路的混沌生成和混沌神经网络的集成电路化”系统、控制和信息工程师学会杂志 43・11（1999）。

T.Harada et.al.: "New Nonvolatile Analog Memories for Analog Data Processing"Japanese Journal of Applied Physics. 39・4B. 2291-2296 (2000)

T.Harada 等人：“用于模拟数据处理的新型非易失性模拟存储器”日本应用物理学杂志 39・4B 2291-2296 (2000)。

Y.Katayama et, al.: "Implementation of a Large Fan-in Majority Circuit"Proc.of Int.Symp on Nonlinear Theory and its Applications. 1. 413-416 (2000)

Y.Katayama 等人：“大型扇入多数电路的实现”Proc.of Int.Symp 关于非线性理论及其应用。

M.Kinjo, et al.: "A study on DBM network with non-monotonic neurons"Proc. of 1999 Int Joint Conf. on Neural Networks. (1999)

M.Kinjo 等人：“具有非单调神经元的 DBM 网络的研究”Proc。

M.Kinjo et, al.: "Characteristics of Small Scale Non-Monotonic Nearin Networks Having Large Potentiality for Learning"Proc.of Int.Joint.Conf. on Neural Networks. WE1-4 (2000)

M.Kinjo 等人：“具有巨大学习潜力的小规模非单调近邻网络的特征”Proc.of Int.Joint.Conf。