共鳴トンネル現象を利用した電子・光融合デバイスの研究

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共鳴トンネル現象を用いたデバイスは、その本来の高速動作に加えて、負性抵抗特性等の特異な電流・電圧特性が利用可能であるばかりか、これらの動作が室温で可能であることから、次世代の最も有力なデバイスの一つとして注目されている。本研究においては、共鳴トンネルトランジスタ(RTT)を用いた新しい光論理素子の提案を行い、基本動作を確認した。主要な研究成果は以下のとおりである。1)直列接続したRTT2個を振動型の電源で駆動することにより生じる"単安定-双安定転移"を利用した共鳴トンネル論理素子を詳細に解析し、本素子の特性は、微小光入力に対して非常に敏感であることを見いだした。2)これをベースに光入力に対する論理動作が可能な光論理素子を提案した。3)光入力に対する反転、NAND,NOR,ラッチ動作、機能可変動作を実証した。4)論理機能の選択はRTTのゲートに加える制御電圧、入力を印加するRTTを選ぶことにより可能であり、この特徴を活用することにより、多入力に対する種々の光論理機能の実現が期待できることを解析により示した。5)また発光ダイオードと組み合わせることにより、光/光論理動作が原理的に可能であることを示し、新しい光計算機への展開の可能性を示した。