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ネットジャーナル1

解説

解説1:「単電子トランジスタの仕組み」

ソース電極とドレイン電極の間にトンネル障壁を挟んで直径10ナノメートル程度の導体島(ドット)を置く。ドットに電子が1個流入するとドットのポテンシャルが上がり、クーロンブロッケード現象によって他の電子が入れなくなる。ゲート電極に加える電圧によってドットの中の電子を制御し、これにより電流のオン・オフが決まる。4個の単電子トランジスタを使ったAND/NAND論理回路や、3個の単電子トランジスタを使ったAND/XORの1ビット加算器では、回路のアーキテクチャを従来の論理ゲートから単電子に適した「二分決定グラフ方式」に変えている。

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解説2:「有機金属気相選択成長法」

化合物半導体の薄膜結晶成長法の一種で、原料としてガス状の有機金属化合物と水素化合物を用い、加熱した基板結晶上に水素をキャリアガスとした原料を送り、熱分解した原料ガスが薄膜となって成長する。本研究では、従来の半導体加工に使われる電子線リソグラフィとエッチングによって幅150ナノメートルの回路図を描き、その上にGaAs(ガリウムヒ素)の結晶を成長させた。結晶方位や温度などの条件を調整して結晶の成長方向を制御することにより結晶は山形に成長し、山の尾根にあたる部分は幅が数10ナノメートルにまで小さくなる。この構造に導線となる金属を蒸着することで単電子トランジスタを作製する(図1)。

図:有機金属気相選択成長法によるナノ構造の形成

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