有機金属気相選択成長法を用いた単電子デバイスの作製とその集積化の研究

有机金属气相选择性生长单电子器件及其集成研究

• 批准号: 00J07121
• 负责人: 中島 史人
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J07121/
• 关键词: MOVPE; 選択成長法; 単電子トランジスタ; 単電子回路; 2分決定グラフ; モンテカルロシミュレーション

2分決定グラフ(BDD)は,情報メッセンジャーの伝導経路を分岐スイッチで制御し,最終到達地点を評価することにより論理判定を行うものである。単電子トランジスタ(SET)を4個集積したBDD回路を作製し,各SETにおけるFETのON/OFF特性を利用してBDD論理回路の基本動作を確かめた。さらにSETのクーロンブロッケードを利用した単電子BDD論理回路動作を確認した。MOVPE選択成長にて作製したデバイスは,4つのオーミック端子および6つのゲート端子を有し,ゲート電圧の条件によってAND,NAND,OR,NORの4論理を表現可能である。1.8Kにおいて,4つのSETすべてでクーロン振動およびクーロンギャップが観測でき,これによる分岐スイッチ動作も確認できた。そこで各分岐スイッチが,入力ゲートの信号に対してAND/NAND回路として動作するよう,各コントロールゲート電圧を設定し,2つの入力に振幅35mVの矩形信号を印加した。(X1,X2)=(1,1)に対応する入力電圧のときにAND-terminalを流れる電流が大きくなり,NAND-terminalではその逆の結果となっている。このことはクーロンブロッケードを積極的に利用した単電子AND/NAND論理が実現できていることを示している。さらにモンテカルロ法によるコンピュータシミュレーションを行なった結果,実験結果との良い一致が得られた。単電子モードで動作させた場合,スイッチをする際チャネルを完全に空乏させる必要がないため,FETモードの入力振幅1Vに比較して極めて小さい入力で動作し,消費電力と動作速度で決まる量子極限近傍で動作する超低消費電力回路を実現できる可能性がある。

2-point decision box (BDD), information box, route, control box, final arrival location, evaluation box, logical decision box. The basic operation of the BDD logic circuit is verified by utilizing the ON/OFF characteristics of the FET in each SET. The electronic BDD logic circuit is confirmed. MOVPE selection AND growth control system, 4 1.8K, 4 sets of vibration test, 4 sets of differential motion test. For each branch, the input force must be applied to the AND/NAND circuit, and the voltage of each branch must be set to 2. The input force must be applied to a rectangular signal with an amplitude of 35mV. (X1,X2)=(1,1) For input voltage and current,NAND-terminal and reverse current. This is the first time that I've seen this. The results of the study are consistent with those of the previous study. In the case of single electron operation, it is necessary to completely empty the FET when it is in operation, and it is possible to realize the ultra-low consumption power loop when the input force amplitude of FET is 1V and the input force of FET is relatively small.

项目成果

F.Nakajima, Y.Miyoshi, H.Takahashi, J.Motohisa, T.Fukui: "BDD logic operation using single electron transistors"Extended Abstracts of the 21th Electric Materials Symposium. 191-192 (2002)

F.Nakajima、Y.Miyoshi、H.Takahashi、J.Motohisa、T.Fukui：“使用单电子晶体管的 BDD 逻辑运算”第 21 届电气材料研讨会的扩展摘要。

F.Nakajima, Y.Ogasawara, J.Motohisa, T.Fukui: "Two-way current switch using Coulomb blockade in GaAs quantum dots fabricated by selective area metalorganic vapor phase epitaxy"Physica E. Vol.13 No.2-4. 703-707 (2002)

F.Nakajima、Y.Ogasawara、J.Motohisa、T.Fukui：“通过选择性区域金属有机气相外延制造的 GaAs 量子点中使用库仑封锁的双向电流开关”Physica E. Vol.13 No.2-4。

F.Nakajima, Y.Miyoshi, H.Takahashi, J.Motohisa, T.Fukui: "BDD NAND logic circuits using single electron transistors by selective area metalorganic vapor phase epitaxy"Abstracts of 26^<th> International Conference on the Physics of Semiconductors. H227 (20

F.Nakajima、Y.Miyoshi、H.Takahashi、J.Motohisa、T.Fukui：“通过选择性区域金属有机气相外延使用单电子晶体管的 BDD NAND 逻辑电路”第 26 届国际物理会议摘要