ワタナベ タカノブ
教授
(基幹理工学部)
理工学術院(大学院先進理工学研究科)
理工学術院(大学院基幹理工学研究科)
研究所員 2007年-2014年
研究所員 2014年-2014年
兼任研究員 2018年-2018年
研究所員 2015年-2019年
兼任研究員 2018年-
研究所員 2015年-
研究所員 2016年-
プロジェクト研究所所長 2018年-2022年
研究所員 2018年-
研究所員 2019年-
-1995年 | 早稲田大学 工学部 電子通信学科 |
-1999年 | 早稲田大学 理工学研究科 電子・情報通信学専攻 |
博士(工学) 課程 早稲田大学 電子・電気材料工学
応用物理学会 薄膜表面物理分科会幹事
日本表面科学会
日本物理学会
米国電気電子学会
2004年03月- | 電子デバイス界面テクノロジー研究会 実行・プログラム委員 |
2004年- | IWDTF 実行・論文委員 |
2001年04月
2000年03月
2016年02月授与機関:早稲田大学
工学 / 電気電子工学 / 電子・電気材料工学
数物系科学 / 物理学 / 数理物理・物性基礎
総合理工 / ナノ・マイクロ科学 / ナノ構造科学
シーズ分野:ナノ・材料
シーズ分野:エネルギー
国内共同研究
個人研究
国内共同研究
国内共同研究
個人研究
個人研究
個人研究
個人研究
T. Watanabe, K. Tatsumura, and I. Ohdomari
Physical Review Letters96p.1961022006年-
Kunugi, Ryota; Nakagawa, Nobuhiro; Watanabe, Takanobu
Applied Physics Express10(3)2017年03月-2017年03月
ISSN:18820778
概要:© 2017 The Japan Society of Applied Physics.We clarified the mechanism of oxygen (O-)-ion migration at a high-k/SiO2 interface, which is a possible origin of the flat-band voltage shift in metal/high-k gate stacks. The oxygen density difference accommodation model was reproduced by a molecular dynamics simulation of an Al2O3/SiO2 structure, in which O- ions migrate from the higher oxygen density side to the lower one. We determined that the driving force of the O--ion migration is the short-range repulsion between ionic cores. The repulsive force is greater in materials with a higher oxygen density, pushing O- ions to the lower oxygen density side.
Fei, Jiayang; Kunugi, Ryota; Watanabe, Takanobu; Kita, Koji
Applied Physics Letters110(16)2017年04月-2017年04月
ISSN:00036951
概要:© 2017 Author(s).We experimentally investigated the dipole layer formation at Al2O3/AlFxOy (x:y = 1:1 and 1:2.5) interfaces, which would be explicable by considering the anion density difference as the key parameter to determine the dipole direction at the dielectric interface with different anions. Molecular dynamics (MD) simulation of Al2O3/AlF3 demonstrates a preferential migration of O from Al2O3 to AlF3 compared with F to the opposite direction which suggests that anion migration due to the density difference could determine the direction of the dipole layer formed at this interface. In addition, charge separation due to the difference in the anion valences could have certain effect simultaneously.
Yokogawa, Ryo; Yokogawa, Ryo; Hashimoto, Shuichiro; Asada, Shuhei; Tomita, Motohiro; Tomita, Motohiro; Tomita, Motohiro; Watanabe, Takanobu; Ogura, Atsushi
Japanese Journal of Applied Physics56(6)2017年06月-2017年06月
ISSN:00214922
概要:© 2017 The Japan Society of Applied Physics. The evaluation of strain states in silicon nanowires (Si NWs) is important not only for the surrounding gate field-effect transistors but also for the thermoelectric Si NW devices to optimize their electric and thermoelectric performance characteristics. The strain states in Si NWs formed by different oxidation processes were evaluated by UV Raman spectroscopy. We confirmed that a higher tensile strain was induced by the partial presence of a tetraethyl orthosilicate (TEOS) SiO2 layer prior to the thermal oxidation. Furthermore, in order to measure biaxial stress states in Si NWs accurately, we performed water-immersion Raman spectroscopy. It was confirmed that the anisotropic biaxial stresses in the Si NWs along the length and width directions were compressive and tensile states, respectively. The Si NW with a TEOS SiO2 layer on top had a larger strain than the Si NW surrounded only by thermal SiO2.
Hashimoto, Shuichiro; Kosugiyama, Hiroki; Takei, Kohei; Sun, Jing; Kawamura, Yuji; Shikahama, Yasuhiro; Ohmori, Kenji; Watanabe, Takanobu
2014 IEEE International Nanoelectronics Conference, INEC 20142016年04月-2016年04月
概要:© 2014 IEEE.We demonstrate that the image force effects in low-dimensional Si are highly controllable to achieve the best possible performance of the gate-all-around (GAA) Schottky barrier tunneling FET (SB-TFET). Our finite element electrostatic calculation shows that the image potential lowers near the metal source/drain, whereas it rises in the proximity of the gate insulator. Moreover, the drain induced barrier lowering (DIBL) of GAA-SB-TFET is suppressed by the image forces in a thin Si nanowire of about 4.0nm diameter.
Takei Kohei;Hashimoto Shuichiro;Sun Jing;Zhang Xu;Asada Shuhei;Xu Taiyu;Matsukawa Takashi;Masahara Meishoku;Watanabe Takanobu
Jpn. J. Appl. Phys.55(4)2016年03月-2016年03月
ISSN:0021-4922
概要:Silicon nanowire Schottky barrier tunnel field effect transistors (NW-SBTFETs) are promising structures for high performance devices. In this study, we fabricated NW-SBTFETs to investigate the effect of nanowire structure on the device characteristics. The NW-SBTFETs were operated with a backgate bias, and the experimental results demonstrate that the ON current density is enhanced by narrowing the width of the nanowire. We confirmed using the Fowler–Nordheim plot that the drain current in the ON state mainly comprises the quantum tunneling component through the Schottky barrier. Comparison with a technology computer aided design (TCAD) simulation revealed that the enhancement is attributed to the electric field concentration at the corners of cross-section of the NW. The study findings suggest an effective approach to securing the ON current by Schottky barrier width modulation.
Shimura Kosuke;Kunugi Ryota;Ogura Atsushi;Satoh Shinichi;Fei Jiayang;Kita Koji;Watanabe Takanobu
Jpn. J. Appl. Phys.55(4)2016年03月-2016年03月
ISSN:0021-4922
概要:We show the electric dipole layer formed at a high-k/SiO
Suzuki Akito;Kamioka Takefumi;Kamakura Yoshinari;Watanabe Takanobu
日本シミュレーション学会英文誌2(1)p.211 - 2242015年-2015年
ISSN:2188-5303
概要:We demonstrate that the parallel computing with graphic processing unit (GPU) effectively accelerates a particle-based carrier transport simulation called EMC/MD method. The simulation speed is increased by parallelizing the point-to-point Coulomb's force calculation, which is sufficient to accomplish a device characteristic simulation of nanostructured metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET) including source and drain diffusion regions. The EMC/MD simulation powered by GPU computing is a useful tool to investigate the statistical variability analysis of nano-scale transistors.
Zushi, Tomofumi;Ohmori, Kenji;Yamada, Keisaku;Watanabe, Takanobu
PHYSICAL REVIEW B91(11)2015年-2015年
ISSN:1098-0121
Akito Suzuki, Takefumi Kamioka, Yoshinari Kamakura, Kenji Ohmori, Keisaku Yamada, and Takanobu Watanabe
IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM 2014) Extended Abstractp.713 - 7162014年12月-
Takefumi Kamioka, Hiroya Imai, Yoshinari Kamakura, Kenji Ohmori, Kenji Shiraishi, Masanori Niwa, Keisaku Yamada, and Takanobu Watanabe
IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM 2012) Extended Abstractp.399 - 4022012年12月-
Hiroki Yamashita, Hiroki Kosugiyama, Yasuhiro Shikahama, Shuichiro Hashimoto, Kouhei Takei , Jing Sun, Takashi Matsukawa, Meishoku Masahara, and Takanobu Watanabe
Japanese Journal of Applied Physics53p.0852012014年-
Ryo Kuriyama, Masahiro Hashiguchi, Ryusuke Takahashi, Atsushi Ogura, Shinichi Satoh, and Takanobu Watanabe
Japanese Journal of Applied Physics53p.08LB022014年-
Tomofumi Zushi, Kosuke Shimura, Masanori Tomita, Kenji Ohmori, Keisaku Yamada and Takanobu Watanabe
ECS Journal of Solid State Science and Technology3p.149 - 1542014年-
Nobuya Mori, Masanori Tomita, Hideki Minari, Takanobu Watanabe, and Nobuyoshi Koshida
Japanese Journal of Applied Physics52p.04CJ042013年-
Takefumi Kamioka, Fumiya Isono, Takanobu Watanabe, and Iwao Ohdomari
表面科学33p.153 - 1582012年-
Takefumi Kamioka, Fumiya Isono, Takahiro Yoshida, Iwao Ohdomari, and Takanobu Watanabe
Physica State Solidi C6p.1418 - 14222012年-
Takanobu Watanabe
Journal of Computational Electronics10p.2 - 202011年06月-
Tomofumi Zushi, Yoshinari Kamakura, Kenji Taniguchi, Iwao Ohdomari, and Takanobu Watanabe
Japanese Journal of Applied Physics50p.0101022011年-
R. Tosaka, H. Tamamoto, I. Ohdomari, and T. Watanabe
Langmuir2010年-
Tosaka Ryo;Yamamoto Hideaki;Ohdomari Iwao;Watanabe Takanobu
Adsorption mechanism of ribosomal protein L2 onto a silica surface: a molecular dynamics simulation study.26(12)2010年-2010年
ISSN:1520-5827
概要::A large-scale molecular dynamics simulation was carried out in order to investigate the adsorption mechanism of ribosomal protein L2 (RPL2) onto a silica surface at various pH values. RPL2 is a constituent protein of the 50S large ribosomal subunit, and a recent experimental report showed that it adsorbs strongly to silica surfaces and that it can be used to immobilize proteins on silica surfaces. The simulation results show that RPL2, especially domains 1 (residues 1-60) and 3 (residues 203-273), adsorbed more tightly to the silica surface above pH 7. We found that a major driving force for the adsorption of RPL2 onto the silica surface is the electrostatic interaction and that the structural flexibility of domains 1 and 3 may further contribute to the high affinity.
T. Zushi, I. Ohdomari, Y. Kamakura, K. Taniguchi, and T. Watanabe
Japanese Journal of Applied Physics49p.04DN082010年-
T. Kamioka, K. Sato, Y. Kazama, I. Ohdomari and T. Watanabe
Japanese Journal of Applied Physics49p.0157022010年-
H. Ohta, T. Watanabe, and I. Ohdomari
Physical Review B78p.1553262008年-
H. Yamamoto, T. Watanabe, and I. Ohdomari
Applied Physics Express1p.1050022008年-
T. Kamioka, K. Sato, Y. Kazama, T. Watanabe, and I. Ohdomari
Review of Scientific Instruments79(7)p.0737072008年07月-
H. Yamamoto, T. Watanabe, and I. Ohdomari
Journal of Chemical Physics128p.1647102008年-
T. Terunuma, T. Watanabe, T. Shinada, I.Ohdomari, Y. Kamakura, and K. Taniguchi
Extended Abstracts of the 2008 International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices (SISPAD)p.29 - 322008年-
K. Nishiyama, T. Watanabe, T. Hoshino and I. Ohdomari
Chemical Physics Letters453p.279 - 2822008年-
A. Seike, T. Tange, Y. Sugiura, I. Tsuchida, H. Ohta, T. Watanabe, D. Kosemura, A. Ogura and I. Ohdomari
Applied Physics Letters91p.2021172007年-
T. Watanabe, and I. Ohdomari
Journal of Electrochemical Society154p.G260 - G2672007年-
K. Nishiyama, T. Watanabe, T. Hoshino and I. Ohdomari
Chemical Physics Letters439p.148 - 1502007年-
H. Ohta, T. Watanabe, and I. Ohdomari
Japanese Journal of Applied Physics46p.3277 - 32822007年-
K. Nishiyama, T. Watanabe, T. Hoshino and I. Ohdomari
Japanese Journal of Applied Physics45p.1021 - 10252006年-
H. Yamamoto, T. Watanabe, K. Nishiyama, K. Tatsumura, and I. Ohdomari
Journal de Physique IV132p.189 - 1932006年-
K. Nishiyama, T. Watanabe, T. Hoshino and I. Ohdomari
Japanese Journal of Applied Physics44p.8210 - 82152005年-
K. Tatsumura, T. Shimura, E. Mishima, K. Kawamura, D. Yamasaki, H. Yamamoto, T. Watanabe, M. Umeno, and I. Ohdomari
Physical Review B72p.0452052005年-
M. Uchigasaki, T. Tomiki, K. Kamioka, E. Nakayama, T. Watanabe, and I. Ohdomari
Japanese Journal of Applied Physics44p.L313 - L3142005年-
渡邉孝信
化学工業56p.65 - 712005年-
T. Watanabe, K. Tatsumura, and I. Ohdomari
Applied Surface Science237p.125 - 1332004年-
T. Watanabe, D. Yamasaki, K. Tatsumura, and I. Ohdomari
Applied Surface Science234p.207 - 2132004年-
K. Tatsumura, T. Watanabe, D. Yamasaki, T. Shimura, M. Umeno, and I. Ohdomari
Physical Review B69p.0852122004年-
K. Tatsumura, T. Watanabe, D. Yamasaki, T. Shimura, M. Umeno, and I. Ohdomari
Japanese Journal of Applied Physics43p.492 - 4972004年-
K. Tatsumura, T. Watanabe, D. Yamasaki, T. Shimura, M. Umeno, and I. Ohdomari
Japanese Journal of Applied Physics42p.7250 - 72552003年-
T. Hoshino, M. Hata, S. Neya, Y. Nishioka, T. Watanabe, K. Tatsumura, and I. Ohdomari
Japanese Journal of Applied Physics42p.6535 - 65422003年-
T. Hoshino, M. Hata, S. Neya, Y. Nishioka, T. Watanabe, K. Tatsumura, and I. Ohdomari
Japanese Journal of Applied Physics42p.3560 - 35652003年-
渡邉孝信,辰村光介,大泊 巌
表面科学/日本表面科学会23p.74 - 802002年-
A. Kitada, T. Konishi and T. Watanabe
Chaos, Solitons and Fractals/Elsevier Science13p.363 - 3662002年-
K. Tatsumura, T. Watanabe, K. Hara, T. Hoshino, and I. Ohdomari
Physical Review B/American Physics Society64p.115406-1 - 115406-62001年08月-
T. Watanabe, K. Tatsumura, A. Kajimoto, K. Ogura, Y. Inaba, and I. Ohdomari
Semiconductor Technology/The Electrochemical Society1p.242 - 2462001年-
T. Watanabe, and I. Ohdomari
Applied Surface Science/Elsevier Science162-163p.112 - 1212000年-
Y. Harada, K. Eriguchi, M. Niwa, T. Watanabe, and I. Ohdomari
Japanese Journal of Applied Physics/Japan Society of Applied Physics39p.4687 - 46912000年-
Y. Harada, K. Eriguchi, M. Niwa, T. Watanabe, and I. Ohdomari
VLSI symposium Tech. Digest/Japan Society of Applied Physicsp.216 - 2192000年-
K. Shimada, T. Ishimaru, T. Watanabe, T. Yamawaki, M. Osuka, T. Hoshino, and I. Ohdomari
Physical Review B/American Physics Society62p.2546 - 25512000年-
T. Watanabe, and I.Ohdomari
Thin Solid Films/Elsevier Science343-344p.370 - 3731999年-
T. Watanabe, H. Fujiwara, H. Noguchi, T. Hoshino, and I. Ohdomari
Japanese Journal of Applied Physics/Japan Society of Applied Physics38p.L366 - L3691999年-
T. Ishimaru, T. Hoshino, H. Kawada, K. Shimada, T. Watanabe, I. Ohdomari
Physical Review B/American Physics Society58p.9863 - 98661998年-
T.Watanabe, T. Handa, T. Hoshino, and I. Ohdomari
Applied Surface Science/Elsevier Science130-132p.6 - 121998年-
T. Hoshino, N. Kamijo, H. Fujiwara, T. Watanabe, and I.Ohdomari
Surface Science/Elsevier Science394p.119 - 1281997年-
I. Ohdomari, T. Watanabe, K. Kumamoto, and T. Hoshino
Phase Transitions/Oversea Publishers Association62p.245 - 2481997年-
T. Watanabe, T. Hoshino, and I. Ohdomari
Surface Science/Elsevier Science389p.375 - 3811997年-
T. Watanabe, T. Hoshino, and I. Ohdomari
Applied Surface Science/Elsevier Science117/118p.67 - 711997年-
Kamioka, Takefumi;Sato, Kou;Kazama, Yutaka;Ohdomari, Iwao;Watanabe, Takanobu
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS49(1)2010年-2010年
ISSN:0021-4922
Zushi, Tomofumi;Kamakura, Yoshinari;Taniguchi, Kenji;Ohdomari, Iwao;Watanabe, Takanobu
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS49(4)2010年-2010年
ISSN:0021-4922
Tosaka, Ryo;Yamamoto, Hideaki;Ohdomari, Iwao;Watanabe, Takanobu
LANGMUIR26(12)p.9950 - 99552010年-2010年
ISSN:0743-7463
Zushi, Tomofumi;Kamakura, Yoshinari;Taniguchi, Kenji;Ohdomari, Iwao;Watanabe, Takanobu
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS50(1)2011年-2011年
ISSN:0021-4922
Watanabe, Takanobu
JOURNAL OF COMPUTATIONAL ELECTRONICS10(1-2)p.2 - 202011年-2011年
ISSN:1569-8025
Tomita, M.; Tomita, M.; Tomita, M.; Ogura, A.; Watanabe, T.
ECS Transactions75(8)p.785 - 7942016年01月-2016年01月
ISSN:19385862
概要:© The Electrochemical Society.We have newly developed the interatomic potential of Si, Ge or Ge, Sn mixed systems to reproduce the lattice constant, phonon frequency, and phonon dispersion relations in the bulk pure group IV crystal and group IV alloys by molecular dynamics (MD) simulation. The phonon dispersion relation is derived from the dynamical structure factor which is calculated by the space-time Fourier transform of atomic trajectories in MD simulation. The newly designed potential parameter set reproduces the experimental data of lattice constant and phonon frequency in Si, Ge, Sn, and SiGe. Furthermore, the Sn concentration dependence of the phonon frequency, which are not yet clarified, is calculated with three type assumptions of lattice constant in GeSn alloy. This work enables us to predict the elastic and phonon related properties of bulk group IV alloys.
Wu, Yan;Dou, Chunmeng;Wei, Feng;Kakushima, Kuniyuki;Ohmori, Kenji;Ahmet, Parhat;Watanabe, Takanobu;Tsutsui, Kazuo;Nishiyama, Akira;Sugii, Nobuyuki;Natori, Kenji;Yamada, Keisaku;Kataoka, Yoshinori;Hattori, Takeo;Iwai, Hiroshi
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS52(4)2013年-2013年
ISSN:0021-4922
Mori, Nobuya;Tomita, Masanori;Minari, Hideki;Watanabe, Takanobu;Koshida, Nobuyoshi
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS52(4)2013年-2013年
ISSN:0021-4922
Zushi, Tomofumi;Shimura, Kosuke;Tomita, Masanori;Ohmori, Kenji;Yamada, Keisaku;Watanabe, Takanobu
ECS JOURNAL OF SOLID STATE SCIENCE AND TECHNOLOGY3(5)p.P149 - P1542014年-2014年
ISSN:2162-8769
Wu, Yan;Hasegawa, Hiroyuki;Kakushima, Kuniyuki;Ohmori, Kenji;Watanabe, Takanobu;Nishiyama, Akira;Sugii, Nobuyuki;Wakabayashi, Hitoshi;Tsutsui, Kazuo;Kataoka, Yoshinori;Natori, Kenji;Yamada, Keisaku;Iwai, Hiroshi
MICROELECTRONICS RELIABILITY54(5)p.899 - 9042014年-2014年
ISSN:0026-2714
Yamashita, Hiroki;Kosugiyama, Hiroki;Shikahama, Yasuhiro;Hashimoto, Shuichiro;Takei, Kohei;Sun, Jing;Matsukawa, Takashi;Masahara, Meishoku;Watanabe, Takanobu
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS53(8)2014年-2014年
ISSN:0021-4922
Kuriyama, Ryo;Hashiguchi, Masahiro;Takahashi, Ryusuke;Shimura, Kosuke;Ogura, Atsushi;Satoh, Shinichi;Watanabe, Takanobu
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS53(8)p.24 - 272014年-2014年
ISSN:0021-4922
神岡 武文;礒野 文哉;渡邉 孝信;大泊 巌
表面科学 : hyomen kagaku = Journal of the Surface Science Society of Japan33(3)p.153 - 1582012年03月-2012年03月
ISSN:03885321
概要:This article reports the results of real-time scanning tunneling microscopy (STM) observation of Au+ ion irradiation effects on high-temperature Si surface, which was achieved by our original ion gun and STM combined system. Sequential STM images of a Si(111)-7×7 surface kept at 500oC were obtained before, during, and after Au+ ion irradiation with 3 keV. Vacancy islands, which are two-dimensional clusters of surface vacancies, and 5×2-Au structures were formed on the surface and their size were changed during the subsequent thermal treatment. This method enables us to count exact numbers of vacancies and Au atoms on the surface by measuring the sizes of vacancy islands and 5×2-Au reconstructions. The timescale of the growth of the 5×2-Au domain suggests that the implanted Au atoms diffuse to the surface almost without interacting with point defects induced by the ion irradiation.
神岡 武文;今井 裕也;大毛利 健治;白石 賢二;鎌倉 良成;渡邉 孝信
電子情報通信学会技術研究報告. SDM, シリコン材料・デバイス111(281)p.45 - 502011年11月-2011年11月
図師 知文;大毛利 健治;山田 啓作;渡邉 孝信
電子情報通信学会技術研究報告. SDM, シリコン材料・デバイス112(290)p.47 - 522012年11月-2012年11月
ISSN:0913-5685
概要:ナノMOSFETにおいて形成されるとされる縦波光学(LO)フォノンが滞留した非平衡熱分布,いわゆるホットスポットの熱散逸過程を分子動力学(MD)シミュレーションにより調査した.Bulk-FinとSOI-Fin構造における熱拡散過程を比較し,埋め込み酸化膜(BOX)層がその拡散速度に与える影響を調査した.BOX膜厚を原子層レベルで変化させFin部からSi基板への熱拡散過程を解析したところ,Fin構造ではBOX層の厚さが1原子層であっても大きな熱の拡散バリアになることが分かった.これは,音響フォノンのSi基板への拡散がBOX層の存在により阻害され,その熱がFin中に滞留してしまうこどが原因であることが判明した.本結果は,デバイスの自己発熱効果の対策として,ナノ構造中にSi領域でできた熱の通り道を確保する必要があることを示している.
武良 光太郎;津田 敏宏;吉満 哲夫;大西 拓弥;橋本 修一郎;渡邉 孝信
電気学会論文誌A(基礎・材料・共通部門誌)137(11)p.645 - 6512017年-2017年
概要:
Nano composite (NC) materials have a great potential to improve characteristics of electrical rotating machinery insulation systems. In order to understand the contribution of the NC materials on the insulation characteristics, a fundamental study which used semi-conductor field technologies is shown in this paper. The thin NC film is formed on a silicon substrate by a spin coating method. The silica particle dispersion in epoxy is analyzed by SEM. Furthermore, the insulation breakdown is measured and the nanoscale breakdown spots are investigated by STM. The results show that a NC which has a potential of actual application is developed and that the nanoscale method seems to be effective for evaluating NC materials.
Watanabe, Takanobu; Asada, Shuhei; Xu, Taiyu; Hashimoto, Shuichiro; Ohba, Shunsuke; Himeda, Yuya; Yamato, Ryo; Zhang, Hui; Tomita, Motohiro; Matsukawa, Takashi; Kamakura, Yoshinari; Ikeda, Hiroya
2017 IEEE Electron Devices Technology and Manufacturing Conference, EDTM 2017 - Proceedingsp.86 - 872017年06月-2017年06月
概要:© 2017 IEEE. A new device architecture of micro thermoelectric generator (μ-TEG) is proposed. The μ-TEG utilizes silicon nanowires as the thermoelectric (TE) material, and it can be fabricated by the CMOS-compatible process. It is driven by an 'evanescent thermal field' exuding around a heat flow perpendicular to the substrate. We demonstrate experimentally that the TE power increases in the shorter TE leg lengths. The results show that the TE power density is scalable by miniaturizing and integrating the proposed structure.
Hashimoto, S.; Asada, S.; Xu, T.; Oba, S.; Himeda, Y.; Yamato, R.; Matsukawa, T.; Matsuki, T.; Watanabe, T.
Applied Physics Letters111(2)2017年07月-2017年07月
ISSN:00036951
概要:© 2017 Author(s). We have found experimentally an anomalous thermoelectric characteristic of an n-type Si nanowire micro thermoelectric generator (μTEG). The μTEG is fabricated on a silicon-on-insulator wafer by electron beam lithography and dry etching, and its surface is covered with a thermally grown silicon dioxide film. The observed thermoelectric current is opposite to what is expected from the Seebeck coefficient of n-type Si. The result is understandable by considering a potential barrier in the nanowire. Upon the application of the temperature gradient across the nanowire, the potential barrier impedes the diffusion of thermally activated majority carriers into the nanowire, and it rather stimulates the injection of thermally generated minority carriers. The most plausible origin of the potential barrier is negative charges trapped at the interface between the Si nanowire and the oxide film. We practically confirmed that the normal Seebeck coefficient of the n-type Si nanowire is recovered after the hydrogen forming gas annealing. This implies that the interface traps are diminished by the hydrogen termination of bonding defects. The present results show the importance of the surface inactivation treatment of μTEGs to suppress the potential barrier and unfavorable contribution of minority carriers.
Watanabe, Takanobu
IMFEDK 2017 - 2017 International Meeting for Future of Electron Devices, Kansaip.22 - 232017年07月-2017年07月
概要:© 2017 IEEE. Energy harvester is a key device for realizing trillion sensors network society. Thermoelectric generator (TEG) is regarded as the ultimate energy harvester to provide semipermanent power from heat energies via Seebeck effect. The recent discovery of the superior thermoelectric (TE) property of silicon nanowires (Si-NWs) opens the way for Si-based TEGs. In this paper, a very simple device architecture of Si-based micro TEG is proposed. It can be fabricated by the CMOS-compatible process, and the TE power density is found to be scalable by miniaturizing and integrating the structure.
Hashimoto, Shuichiro; Yokogawa, Ryo; Yokogawa, Ryo; Oba, Shunsuke; Asada, Shuhei; Xu, Taiyu; Tomita, Motohiro; Tomita, Motohiro; Ogura, Atsushi; Matsukawa, Takashi; Masahara, Meishoku; Watanabe, Takanobu
Journal of Applied Physics122(14)2017年10月-2017年10月
ISSN:00218979
概要:© 2017 Author(s). We demonstrate that the nickelidation (nickel silicidation) reaction rate of silicon nanowires (SiNWs) surrounded by a thermally grown silicon dioxide (SiO 2 ) film is enhanced by post-oxidation annealing (POA). The SiNWs are fabricated by electron beam lithography, and some of the SiNWs are subjected to the POA process. The nickelidation reaction rate of the SiNWs is enhanced in the samples subjected to the POA treatment. Ultraviolet Raman spectroscopy measurements reveal that POA enhances compressive strain and lattice disorder in the SiNWs. By considering these experimental results in conjunction with our molecular dynamics simulation analysis, we conclude that the oxide-induced lattice disorder is the dominant origin of the increase in the nickelidation rate in smaller width SiNWs. This study sheds light on the pivotal role of lattice disorders in controlling metallic contact formation in SiNW devices.
電気学会 ナノエレクトロニクス集積化・応用技術調査専門委員会2014年03月14日
口頭発表(一般)
富士通計算化学ユーザーフォーラム20132013年11月29日
口頭発表(一般)
CVD反応分科会 第21回シンポジウム2013年11月19日
口頭発表(一般)
第8 回プラズマエレクトロニクス分科会新領域研究会2011年10月26日
口頭発表(一般)
電気学会シリコンナノデバイス集積化技術調査専門委員会「急峻サブスレショルドデバイスの現状と将来展望」2010年11月26日
口頭発表(一般)
シリコン材料・デバイス研究会(SDM)2009年06月01日
口頭発表(一般)
第29回表面科学学術講演会2009年10月28日
口頭発表(招待・特別)開催地:東京
電子デバイス界面テクノロジー研究会2016年01月23日
開催地:三島
平成27年 電気学会 電子・情報・システム部門大会2015年08月27日
口頭発表(招待・特別)
電気学会ナノエレクトロニクス新機能創出・集積化技術専門員会「フォノンエンジニアリング」2016年11月11日
口頭発表(招待・特別)
フォノンエンジニアリング研究グループ・JST「微小エネ」領域合同研究会2017年07月14日
口頭発表(招待・特別)開催地:熱海
整理番号:465
分子動力学シミュレーション装置(日本, PCT)渡邉 孝信, 大泊 巌
特願2004-352745、特開2008- 52308
整理番号:509
シミュレーション装置、シミュレーション方法、シミュレーションプログラムを格納した(日本)渡邉 孝信, 大泊 巌
特願2005-055392、特開2006-190234
整理番号:1231
羽ばたきロボット(日本)渡邉 孝信, 澤根 慧, 富永 峻平, 金川 清, 山本 英明
特願2011-251298、特開2013-103702、特許第5857658号
整理番号:1910
羽ばたき型飛行機(日本)渡邉 孝信, 依田 大輝, 臼田 稔宏, 重松 直哉, 白鳥 智大, 伊勢 岳起, 滝口 千波, 宗像 俊龍
特願2017- 42236、特開2018-144668
研究種別:
異種酸化物界面の分極を予測するマテリアル・インフォマティクスの開拓2015年-0月-2018年-0月
配分額:¥16770000
研究種別:
計算科学を駆使したNiシリサイドナノワイヤ形成プロセスの完全制御2014年-0月-2017年-0月
配分額:¥3900000
研究種別:
立体構造半導体/酸化膜界面のハイスループットモデリング技術の開発2012年-0月-2015年-0月
配分額:¥20410000
研究種別:
ナノスケールデバイスの過渡的電気・熱連成シミュレーション技術の開発とその応用2010年-0月-2013年-0月
配分額:¥4420000
研究種別:
極微細トランジスタ中における準弾道電子+準弾道フォノン系の統合シミュレーション配分額:¥4900000
研究種別:
Deal-Grove理論に代わる新しいシリコン熱酸化速度理論の構築とその応用配分額:¥24960000
研究種別:
シリコンナノ構造酸化の窒素添加による制御配分額:¥17180000
実施形態:共同研究
二眼カメラを搭載したロボットに関し、ステレオ画像からの周辺情報取得技術の研究2015年-実施形態:共同研究
電子機器ナノテクイノベーションに関する共同研究2015年-2013年度
研究成果概要:立体型Siデバイスへの高精度な不純物導入のための基礎研究として、3次元加工したSi基板表面へのイオン導入プロセスを、原子スケールかつリアルタイムで観察するための準備を進めた。2011年の震災以降、走査型トンネル顕微鏡・イオン銃複合...立体型Siデバイスへの高精度な不純物導入のための基礎研究として、3次元加工したSi基板表面へのイオン導入プロセスを、原子スケールかつリアルタイムで観察するための準備を進めた。2011年の震災以降、走査型トンネル顕微鏡・イオン銃複合装置(STM/IG)の性能が劣化していたため、除振台、コンプレッサー、リークバルブ、探針粗動機構のモータ部、トンネル電流検出回路の修理・交換を行った。さらに、二次電子検出によるイオンビーム照準機構を立ち上げ、装置性能を向上させた。 このSTM/IG装置を用いて実施したNiイオン照射実験の解析を進め、その成果を国際学会(ACSIN-12)で口頭発表した。イオン照射により生じた欠陥周縁部から優先的にNi原子が析出することを明らかにし、欠陥周縁部の格子空孔とNi原子が強く作用することを確認した。STM/IG装置の実験と並行して、トップダウンプロセスでSOI基板上に形成したSiナノワイヤ(SiNW)のNiシリサイド化実験にも取り組んだ。Niの侵入速度がSiNW形成条件にのどのように依存するかを明らかにするため、不純物濃度依存性と熱履歴依存性を調査した。その結果、Niの侵入速度は不純物濃度にはほとんどせず、熱履歴の異なるプロセスで顕著な差が見られた。イオン注入および活性化アニールをSiNW形成前に行った試料の方が、Niの侵入速度が明らかに大きく、SiNW中に生じた酸化誘起歪みの強度が熱履歴の違いが原因と考察した。この実験から、SiNWのNiシリサイド形成を精密に制御するためには、SiNWの残留歪の制御が重要であることが判明した。 上記の実験を踏まえ、Niシリサイド化反応のSi格子歪依存性を再現する分子動力学シミュレーションの準備にも着手した。酸化膜誘起歪を帯びたSiNWのモデリングを実施し、界面付近の歪がフォノン分散関係に及ぼす影響を分子動力学シミュレーションで調査し、その結果をECS Journal of Solid State Science and Technology誌で発表した。 本特定課題で取り組んだ研究は、2014年度文部科学省科学研究費補助金「挑戦的萌芽研究」に採択された課題の中で、発展的に継続していく予定である。
2016年度
研究成果概要:本研究では、Siナノワイヤを用いた熱電発電デバイスの開発に取り組み、以下の成果を得た。1)スケーラブルなプレーナ型熱電発電デバイス構造の発明微細化、高集積化により単位面積当たりの発電パワーが向上する平面型熱電発電デバイス構造を考...本研究では、Siナノワイヤを用いた熱電発電デバイスの開発に取り組み、以下の成果を得た。1)スケーラブルなプレーナ型熱電発電デバイス構造の発明微細化、高集積化により単位面積当たりの発電パワーが向上する平面型熱電発電デバイス構造を考案し、特許出願した。従来提案されていた平面型熱電発電デバイス構造と異なり、基板内部の熱流を遮断するための中空構造を設ける必要がない。2)Siナノワイヤ熱発電デバイスの試作Siナノワイヤを用いた熱電発電デバイスを試作し、ナノワイヤ長を短くすることで発電パワーが向上することを実証した。3)Siナノワイヤの異常熱電発電効果の観測と発現メカニズムの解明n型半導体は負のゼーベック係数を示すが、本研究で作製したn型Siナノワイヤ熱電発電素子で正のゼーベック係数を観測した。この異常現象は、Siナノワイヤの表面準位に捕獲されたキャリアによるポテンシャル変調で説明できることが判明した。
2018年度共同研究者:富田 基裕, 詹 天卓
研究成果概要:高い熱伝導性を有する基板上に、空洞を開けずに作製できる新方式の微小熱電発電素子の開発を進めた。基板上に局所的に熱を注入した際に、注入口近傍の約数百ナノメートルの範囲に生じる非線形の急峻温度場を用いる本熱電素子では、熱電変換材料であ...高い熱伝導性を有する基板上に、空洞を開けずに作製できる新方式の微小熱電発電素子の開発を進めた。基板上に局所的に熱を注入した際に、注入口近傍の約数百ナノメートルの範囲に生じる非線形の急峻温度場を用いる本熱電素子では、熱電変換材料であるシリコンの長さを短くするほど熱起電圧が高くなる現象が観測されている。本研究では、このメカニズムを明らかにするため、非線形な温度分布下で発現するとされるベネディクス効果の可能性、ならびにフォノン・ドラッグ熱起電力の可能性を検討した。また、同熱電素子のコンパクトな等価回路モデルを考案し、微細化による発電パワー密度の向上の限界を調査した。
2018年度共同研究者:富田 基裕, 詹 天卓
研究成果概要:単結晶ダイヤモンドなど高熱伝導度材料を基板に用いた、新方式の高出力微小熱電変換素子の創出に向け、予備的な検討を行った。基板の熱抵抗が熱電変換素子の出力に与える影響を有限要素法シミュレーションで詳しく解析し、基板全体の熱抵抗を抑制す...単結晶ダイヤモンドなど高熱伝導度材料を基板に用いた、新方式の高出力微小熱電変換素子の創出に向け、予備的な検討を行った。基板の熱抵抗が熱電変換素子の出力に与える影響を有限要素法シミュレーションで詳しく解析し、基板全体の熱抵抗を抑制することが非常に有効であること、ただし基板表面に配置した熱電変換素子と基板材料の間には適度な厚さの低熱伝導率層が必要であることを明らかにした。また、単結晶ダイヤモンド基板の面内熱伝導率評価、および様々な異種材料界面の熱抵抗の評価実験に取り組み、現実的なデバイス動作解析に必要なパラメータを決定した。
2019年度共同研究者:富田 基裕, 詹 天卓
研究成果概要:単結晶ダイヤモンドなど高熱伝導度材料を基板に用いた、高出力微小熱電変換素子の創出に向けて予備的な検討を行った。基板の熱抵抗を含む熱電変換素子の解析的モデルを考案し、出力密度と熱電変換効率を定式化した。基板全体の熱抵抗を抑制すること...単結晶ダイヤモンドなど高熱伝導度材料を基板に用いた、高出力微小熱電変換素子の創出に向けて予備的な検討を行った。基板の熱抵抗を含む熱電変換素子の解析的モデルを考案し、出力密度と熱電変換効率を定式化した。基板全体の熱抵抗を抑制することの有効性、表面の熱電変換素子と基板材料の間に低熱伝導率層を挟む必要性がより明確となった。昨年度に引き続き様々な異種材料界面の熱抵抗の評価実験に取り組み、界面熱抵抗がマイクロデバイスの排熱効率を左右する重要なファクターとなることを明らかにした。
2005年度
研究成果概要: ナノスケールSi構造体の熱酸化プロセスを分子動力学計算手法で再現するシミュレーション技術の開発に向けて、SiO2膜の歪分布が酸化種の拡散挙動に与える影響を明らかにするため、ナノスケールSi構造体を覆う酸化被膜構造の大規模モデリン... ナノスケールSi構造体の熱酸化プロセスを分子動力学計算手法で再現するシミュレーション技術の開発に向けて、SiO2膜の歪分布が酸化種の拡散挙動に与える影響を明らかにするため、ナノスケールSi構造体を覆う酸化被膜構造の大規模モデリングを実施した。Si(001)基板モデルを加工して矩形断面をもつシリコン細線構造を作製し、表面から一層ずつ酸化を繰り返して酸化膜部分を形成したところ、細線上面よりも側面にストレスが集中すること、残されたSi細線は側面から圧縮ストレスを受け、格子間隔が基板法線方向に伸びていることが明らかとなった。側壁のストレスが強いことは、Si細線の酸化で残される細線幅が一定となる実験事実を良く説明できる。 また、本研究では、熱酸化を支配する新しいメカニズムも発見した。Siの熱酸化速度理論は、1965年に発表されたDeal-Grove理論がこれまで正当とされてきた。しかし我々の研究で、酸化種が界面に到達後直ちに酸化反応が起こるとするモデルでlayer-by-layer酸化現象が再現されることを突き止めたことから、初期酸化を界面反応律速過程とみなす従来理論を見直す必要が生じてきた。そこで、界面近傍に存在する構造遷移領域で酸化種拡散の活性化障壁が上昇して拡散が抑制され、運よく構造遷移領域を通過し界面に到達できた酸化種は直ちにSi基板を酸化する、とする拡散モデルを仮定した場合の酸化測度方程式を調べたところ、Deal-Groveと同様の線形-放物線形の酸化速度方程式になることがわかった。定数の一部の表式が異なっており、それは構造遷移領域の厚さをパラメータとして含む。この定数が実験値と一致するような構造遷移領域の厚さを求めたところ、約1nmと見積もられた。これはよく知られている構造遷移領域の厚さと一致しており、新モデルの妥当性を裏付けている。
2006年度
研究成果概要: 本研究では、独自の大規模分子動力学シミュレーション技術により、酸化膜で覆われたナノスケールシリコン構造体を計算機上で再現し、SiO2膜の歪み分布を調査した。Si(001)基板モデルを加工して矩形断面をもつシリコン細線構造を作製し... 本研究では、独自の大規模分子動力学シミュレーション技術により、酸化膜で覆われたナノスケールシリコン構造体を計算機上で再現し、SiO2膜の歪み分布を調査した。Si(001)基板モデルを加工して矩形断面をもつシリコン細線構造を作製し、表面から一様に酸化膜部を形成したところ、細線上面よりも側面にストレスが集中すること、残されたSi細線は側面から圧縮ストレスを受け、格子間隔が基板法線方向に伸びていることが明らかとなった。 続いて、この酸化膜モデルの中を拡散するO2分子の界面への到達確率が、界面付近の歪分布に応じてどのように変化するかを予測するプログラムの開発に取り組んだ。界面へのO2分子の到達確率を見積もることで、単位時間あたりの酸化膜の成長膜厚を予測でき、ひいては、シリコンナノ構造体の複雑な酸化膜成長を予測することができる。O2分子は、酸化膜中の格子間サイトに存在し、熱的な励起により隣接するサイト間をジャンプして移動する。そこで、ある格子間サイトを起点とする拡散経路の候補を計算機シミュレーションで探索したところ、酸化膜部の歪に応じて、拡散経路上のエネルギー障壁が大きく変化することを確認した。 また、昨年度に発見した、シリコンの熱酸化を支配する新しいメカニズムについても更に研究を進めた。Siの熱酸化速度理論は、1965年に発表されたDeal-Grove理論がこれまで正当とされてきたが、最近の研究により、初期酸化を界面反応律速過程とみなすDeal-Grove理論を見直す必要が生じてきた。そこで昨年度、拡散律速過程のみで構成される新しい速度方程式を定式化したが、これは乾燥酸素雰囲気中での酸化現象には当てはまるが、水蒸気雰囲気での酸化では、Deal-Grove理論が依然として成立している可能性があることが新たにわかった。そこで、両方程式を統一する拡張版の速度方程式を定式化した。この式の1つの極限が従来のDeal-Grove理論と一致し、もう1つの極限が、昨年我々が定式化した式に一致する。これにより、従来理論と新理論の関係が明らかとなり、適用する系に応じてどのように両理論を使い分けるべきかを明確に示すことができた。
2008年度
研究成果概要:本研究では、従来のシリコン熱酸化機構に関する理解を深めるとともに、シリコン以外のⅣ族系半導体材料の熱酸化機構の統一的解明を目的とする展開を図った。その結果、以下の成果を得た。・熱酸化速度の圧力依存性の新理論を提唱40年来信じられて...本研究では、従来のシリコン熱酸化機構に関する理解を深めるとともに、シリコン以外のⅣ族系半導体材料の熱酸化機構の統一的解明を目的とする展開を図った。その結果、以下の成果を得た。・熱酸化速度の圧力依存性の新理論を提唱40年来信じられてきたシリコン熱酸化機構の標準モデル”Deal-Groveモデル”では、乾燥酸素雰囲気中での初期の熱酸化速度のみが非線形な酸素分圧依存性を有する事実についれ明確な説明ができなかったが、研究代表者が提案した新理論の枠組みで酸素分圧依存性を定式化することに成功し、酸化膜とシリコン基板の界面付近の歪みを帯びた層内で、酸素分子の拡散係数が酸素分子濃度依存性を有することでこの現象を説明できることが判明した。・界面遷移領域の分子動力学シミュレーション研究代表者が提唱したシリコン熱酸化の新しい物理モデルの妥当性を検証するため、SiO2/Si界面の大規模モデリングを実施し、格子間O2分子のポテンシャルエネルギーマップを作成した。その結果、新モデルで仮定されていた構造遷移領域内でのポテンシャルの上昇が確認され、新モデルの妥当性が定量的に示された。・GeO2/Ge系のシミュレーションを初めて実現Si以外のⅣ族系半導体への展開の第1歩として、Geの熱酸化膜のモデリングに挑戦した。Ge,O混在系用原子間相互作用モデルを開発し、GeO2/Ge界面の大規模モデルを世界に先駆けて実現した。GeO2/Ge界面の歪みはSiO2/Si系に比べて小さいことが判明し、Geの方が本質的には良好な界面を形成しうることが示唆された。このことは、他機関による最新の実験データとも一致しており、Siに代わる高性能のトランジスタ材料の有力候補としてGeへの関心が一層高まると予想される。
2009年度
研究成果概要:研究代表者が発見したSi熱酸化理論を発展させ、Ge、SiGe、SiCなど、工学上特に重要なIV族半導体の酸化膜界面の統一的理解を最終目標に掲げている。本特定課題研究ではGeO2/Ge界面の大規模モデリングを実施するとともに、ナノス...研究代表者が発見したSi熱酸化理論を発展させ、Ge、SiGe、SiCなど、工学上特に重要なIV族半導体の酸化膜界面の統一的理解を最終目標に掲げている。本特定課題研究ではGeO2/Ge界面の大規模モデリングを実施するとともに、ナノスケール半導体の酸化膜が半導体中の電子やフォノンの伝導機構に与える影響を調査した。・GeO2/Ge界面の大規模モデリング前年度に開発したGe,O混在系用原子間相互作用モデルを用いて、代表的な3種類の結晶面のGe基板、すなわち、Ge(100)、Ge(110)、Ge(111)上の酸化膜構造のシミュレーションを実施した。その結果、酸化膜部のストレスならびに界面欠陥密度の基板面方位依存性がSi系と定性的に同様であること、ただしそれらの値は全体的にSi系よりも小さいことが判明した。詳しい解析の結果、Ge系の方がGeO4正四面体構造の結合角歪が小さい事、Ge-O-Ge架橋酸素構造の平衡角が小さい事が、良好な界面を形成できる原因と判明した。・ナノスケール半導体の電子伝導機構酸化誘起歪を印加したナノワイヤトランジスタを独自に作製し、電流駆動能力の結晶方位依存性を調査した結果、p型では(110)面上で、n型では(100)面上で電流駆動能力が向上することがわかった。さらに、ナノワイヤ幅依存性についても調査したところ、バルクSi中のフォノンの平均自由行程(300nm)を下回ると、フォノン散乱が抑制されることが実証された。・ナノスケール半導体中のフォノン伝導機構SiO2膜で挟まれたシート状Si結晶層中の熱伝導シミュレーションを実施した。その結果、Si層が薄くなるほど熱拡散速度が低下すること、SiO2層の厚さは熱拡散速度にほとんど影響しないこと、が判明した。このサイズ依存性の原因として、界面におけるフォノン散乱の影響と、酸化誘起歪によるフォノン分散関係の変調の2つが考えられる。原因を詳しく明らかにするため、フォノンモード解析プログラムを開発した。次年度より、このプログラムを用いて、ナノ構造体中で発生したフォノンの動的挙動を明らかにしていく。
2010年度
研究成果概要:Ⅳ族系半導体をベースとした省電力LSI、パワーデバイス、太陽電池技術の更なる発展のため、これら半導体と酸化絶縁膜の界面構造、その形成メカニズム、電気的・熱的特性との関連を、理論計算と実験の両面から、原子レベルで明らかにすることを最...Ⅳ族系半導体をベースとした省電力LSI、パワーデバイス、太陽電池技術の更なる発展のため、これら半導体と酸化絶縁膜の界面構造、その形成メカニズム、電気的・熱的特性との関連を、理論計算と実験の両面から、原子レベルで明らかにすることを最終目標に掲げている。本特定課題研究では、これまでのSiO2/Si界面の研究で培った大規模分子シミュレーション技術を多元素系へ拡張する研究を進めるとともに、酸化被膜で覆われたナノワイヤトランジスタの電気特性評価に取り組み、主に以下の成果を得た。・ナノスケール半導体中のフォノン挙動SiO2膜で挟まれたシート状Si結晶層中における各種フォノンモードの分布の時間発展を分子動力学シミュレーションで調査した。特に、群速度が小さく熱滞留の要因と考えられる縦波光学(LO)フォノンの緩和時間に注目し、SiO2膜厚依存性、Si結晶層厚依存性を調べた。その結果、Si結晶層が薄くなるほどLOフォノンの緩和時間が短くなり、酸化膜厚には依存しないことが明らかとなった。この事は、Si結晶とSiO2膜の界面においてLOフォノンの緩和が促進していることを示唆している。Si結晶のナノサイズ化は熱伝導率が低下することが知られているが、LOフォノンの緩和し熱滞留を抑制するにはむしろ好都合であることが明らかとなった。・ナノワイヤトランジスタの電気特性評価ナノワイヤ型のチャネルを有する新原理トランジスタの性能を、シミュレーションと実験の両面から調査した。本年度は、省電力デバイスの候補として注目されている各種トンネルトランジスタのシミュレーションを実施し、比較検討を行った。実験では、Siのナノワイヤトランジスタを製作し、ナノワイヤを覆う酸化膜厚を薄くするほどトランジスタの電流駆動能力が低下することを確認した。この結果は、酸化膜によって印加されるSi結晶内の歪が電流駆動能力の向上に重要な役割を果たしていることを示している。・多元素混在系用の新型原子間ポテンシャルの開発SiO2/Si系以外の様々な系の大規模分子動力学シミュレーションを実現するため、原子間の結合次数を決定する要素の運動も記述する新しい汎用分子動力学法を考案した。本方法であれば、多元素が混在する複雑な系のポテンシャルも設計でき、なおかつ共有結合の組み換えを伴う化学反応を再現できる。本手法をDynamic Bond-Order Force Fieldと名付け、2011年1月にJournal of Computational Electronics誌で発表した。
2011年度
研究成果概要:酸化絶縁膜に覆われ歪を帯びた低次元半導体結晶の格子ダイナミクスを、理論計算と実験の両面から明らかにすることを最終目標に掲げている。本特定課題研究では、研究代表者が開発した分子動力学計算技術を用いて、ナノサイズの曲率半径を有する酸化...酸化絶縁膜に覆われ歪を帯びた低次元半導体結晶の格子ダイナミクスを、理論計算と実験の両面から明らかにすることを最終目標に掲げている。本特定課題研究では、研究代表者が開発した分子動力学計算技術を用いて、ナノサイズの曲率半径を有する酸化膜-半導体界面モデルを作成し、歪および応力の分布、フォノン分散関係の計算、ならびにシリコンナノワイヤデバイスの製作、低温電気特性評価に取り組み、主に以下の成果を得た。・ナノスケール半導体中のフォノン分散関係の計算分子動力学シミュレーションで得られる原子座標の時系列データを時空間フーリエ変換する方法でSiナノワイヤ構造のフォノン分散関係を計算した。独自に開発したSi,O混在系用原子間相互作用モデルを用いて酸化被膜を形成したところ、バルクSi結晶の分散関係の概形を維持しつつ、音響フォノン分枝の低エネルギー側に新たな状態が発生する傾向が見られた。低エネルギー領域におけるこの状態の出現が、熱伝導係数の低下と関係していると考えられる。・ナノワイヤ型ショットキーダイオードの製作と電気特性評価デバイス間の特性ゆらぎを回避できる新原理トランジスタの候補として、当研究グループではショットキーバリア型トンネルFET(Schottky Barrier Tunnnel FET; SBTFET)に注目している。デバイスシミュレーションによる検討の結果、SBTFETを極細のNW型にした場合、従来型OSFETを凌ぐ電流駆動能力が得られる可能性があることが判明した。この予測を実験的に検証するため、ナノワイヤ型のSBTFETの製造プロセスの立ち上げに取り組んだ。本年度はシリサイド化プロセスによりナノサイズのショットキー接合を形成し、ショットキーダイオード特性の線幅依存性を評価した。・走査型トンネル顕微鏡による立体半導体表面の観察ナノワイヤデバイス中の組成変化や不純物イオン分布をSTMで直接観察する実験に取り組み、高さ50nm、幅1 umの細線構造のSTM像取得に成功した。表面準位を除去しSi中のポテンシャル分布を見やすくするため、STMチェンバー内で水素終端する技術も確立した。
科目名 | 開講学部・研究科 | 開講年度 | 学期 |
---|---|---|---|
工学系のモデリングA | 基幹理工学部 | 2020 | 春学期 |
工学系のモデリングA | 基幹理工学部 | 2021 | 春学期 |
工学系のモデリングA 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2020 | 春学期 |
工学系のモデリングA 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2021 | 春学期 |
理工学基礎実験2A 電子物理 | 基幹理工学部 | 2020 | 春学期 |
理工学基礎実験2A 電子物理 | 基幹理工学部 | 2021 | 春学期 |
電子物理システム概論 | 基幹理工学部 | 2020 | 集中講義(春学期) |
電子物理システム概論 | 基幹理工学部 | 2021 | 集中講義(春学期) |
電子物理システム概論 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2020 | 集中講義(春学期) |
電子物理システム概論 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2021 | 集中講義(春学期) |
電子物理システム実験A | 基幹理工学部 | 2020 | 秋学期 |
電子物理システム実験A | 基幹理工学部 | 2021 | 秋学期 |
電子物理システム実験A 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2020 | 秋学期 |
電子物理システム実験A 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2021 | 秋学期 |
電子デバイス | 基幹理工学部 | 2020 | 秋学期 |
電子デバイス | 基幹理工学部 | 2021 | 秋学期 |
電子デバイス 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2020 | 秋学期 |
電子デバイス 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2021 | 秋学期 |
電子デバイス 18前 | 基幹理工学部 | 2020 | 春学期 |
電子デバイス 18前 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2020 | 春学期 |
電子物理システム実験B | 基幹理工学部 | 2020 | 春学期 |
電子物理システム実験B | 基幹理工学部 | 2021 | 春学期 |
電子物理システム実験B 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2020 | 春学期 |
電子物理システム実験B 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2021 | 春学期 |
電子物理システム実験C | 基幹理工学部 | 2020 | 秋学期 |
電子物理システム実験C | 基幹理工学部 | 2021 | 秋学期 |
電子物理システム実験C 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2020 | 秋学期 |
電子物理システム実験C 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2021 | 秋学期 |
電子物理システム特別演習 | 基幹理工学部 | 2020 | 秋学期 |
電子物理システム特別演習 | 基幹理工学部 | 2021 | 秋学期 |
電子物理システム演習C | 基幹理工学部 | 2020 | 春学期 |
電子物理システム演習C | 基幹理工学部 | 2021 | 春学期 |
電子物理システム演習C 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2020 | 春学期 |
電子物理システム演習C 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2021 | 春学期 |
電子回路B | 基幹理工学部 | 2020 | 秋学期 |
電子回路B | 基幹理工学部 | 2021 | 秋学期 |
電子物理システム特別概論 | 基幹理工学部 | 2021 | 夏クォーター |
電子物理システム特別概論 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2021 | 夏クォーター |
卒業論文A | 基幹理工学部 | 2020 | 春学期 |
卒業論文A | 基幹理工学部 | 2021 | 春学期 |
卒業論文A | 基幹理工学部 | 2020 | 秋学期 |
卒業論文A | 基幹理工学部 | 2021 | 秋学期 |
卒業論文A 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2020 | 春学期 |
卒業論文A 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2021 | 春学期 |
卒業論文A 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2020 | 秋学期 |
卒業論文A 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2021 | 秋学期 |
卒業論文B | 基幹理工学部 | 2020 | 秋学期 |
卒業論文B | 基幹理工学部 | 2021 | 秋学期 |
卒業論文B | 基幹理工学部 | 2020 | 春学期 |
卒業論文B | 基幹理工学部 | 2021 | 春学期 |
卒業論文B 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2020 | 秋学期 |
卒業論文B 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2021 | 秋学期 |
制御工学 | 基幹理工学部 | 2020 | 春学期 |
制御工学 | 基幹理工学部 | 2021 | 春学期 |
Research Project B | 基幹理工学部 | 2020 | 春学期 |
Research Project B | 基幹理工学部 | 2021 | 春学期 |
Research Project B 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2020 | 春学期 |
Research Project B 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2021 | 春学期 |
Research Project C | 基幹理工学部 | 2020 | 秋学期 |
Research Project C | 基幹理工学部 | 2021 | 秋学期 |
Research Project C 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2020 | 秋学期 |
Research Project C 【前年度成績S評価者用】 | 基幹理工学部 | 2021 | 秋学期 |
Research Project A | 基幹理工学部 | 2020 | 秋学期 |
Research Project A | 基幹理工学部 | 2021 | 秋学期 |
Research Project D | 基幹理工学部 | 2020 | 春学期 |
Research Project D | 基幹理工学部 | 2021 | 春学期 |
Introduction to Electronics | 基幹理工学部 | 2020 | 冬クォーター |
Introduction to Electronics | 基幹理工学部 | 2021 | 冬クォーター |
Physical Electronics Seminar A | 基幹理工学部 | 2020 | 冬クォーター |
Physical Electronics Seminar A | 基幹理工学部 | 2021 | 冬クォーター |
Physical Electronics Laboratory A | 基幹理工学部 | 2020 | 冬クォーター |
Physical Electronics Laboratory A | 基幹理工学部 | 2021 | 冬クォーター |
Physical Electronics Seminar B | 基幹理工学部 | 2021 | 春クォーター |
Physical Electronics Laboratory B | 基幹理工学部 | 2021 | 春クォーター |
Electron Device | 基幹理工学部 | 2020 | 春クォーター |
Electron Device | 基幹理工学部 | 2020 | 春クォーター |
Electron Device | 基幹理工学部 | 2021 | 春クォーター |
Electron Device | 基幹理工学部 | 2021 | 春クォーター |
修士論文(電子) | 大学院基幹理工学研究科 | 2020 | 通年 |
Master's Thesis (Department of Electronic and Physical Systems) | 大学院基幹理工学研究科 | 2020 | 通年 |
計算科学クラスター演習 | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 春学期 |
計算科学クラスター演習 | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 春学期 |
総合ナノ理工学特論 | 大学院基幹理工学研究科 | 2020 | 春学期 |
総合ナノ理工学特論 | 大学院創造理工学研究科 | 2020 | 春学期 |
総合ナノ理工学特論 | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 春学期 |
総合ナノ理工学特論 | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 春学期 |
総合ナノ理工学特論 | 大学院基幹理工学研究科 | 2021 | 春学期 |
総合ナノ理工学特論 | 大学院創造理工学研究科 | 2021 | 春学期 |
総合ナノ理工学特論 | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 春学期 |
総合ナノ理工学特論 | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 春学期 |
修士論文(ナノ理工) | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 通年 |
Research on Nano Materials Informatics | 大学院基幹理工学研究科 | 2020 | 通年 |
ナノ材料情報学研究 | 大学院基幹理工学研究科 | 2020 | 通年 |
Research on Nanomaterials Informatics | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 通年 |
ナノ材料情報学研究 | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 通年 |
Research on Nano Materials Informatics | 大学院基幹理工学研究科 | 2021 | 通年 |
ナノ材料情報学研究 | 大学院基幹理工学研究科 | 2021 | 通年 |
Research on Nanomaterials Informatics | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 通年 |
ナノ材料情報学研究 | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 通年 |
Computational Experiments | 大学院基幹理工学研究科 | 2020 | 秋学期 |
計算機実験学概論 | 大学院基幹理工学研究科 | 2020 | 秋学期 |
Computational Experiments | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 秋学期 |
計算機実験学概論 | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 秋学期 |
Computational Experiments | 大学院基幹理工学研究科 | 2021 | 秋学期 |
計算機実験学概論 | 大学院基幹理工学研究科 | 2021 | 秋学期 |
Computational Experiments | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 秋学期 |
計算機実験学概論 | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 秋学期 |
Experiments in Nanoscience and Nanoengineering | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 通年 |
ナノ理工学専攻特別実験 | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 通年 |
Experiments in Nanoscience and Nanoengineering | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 通年 |
ナノ理工学専攻特別実験 | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 通年 |
Seminar on Nanomaterials for Informatics A | 大学院基幹理工学研究科 | 2020 | 春学期 |
ナノ材料情報学演習A | 大学院基幹理工学研究科 | 2020 | 春学期 |
Seminar on Nanomaterials for Informatics A | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 春学期 |
ナノ材料情報学演習A | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 春学期 |
Seminar on Nanomaterials for Informatics A | 大学院基幹理工学研究科 | 2021 | 春学期 |
ナノ材料情報学演習A | 大学院基幹理工学研究科 | 2021 | 春学期 |
Seminar on Nanomaterials for Informatics A | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 春学期 |
ナノ材料情報学演習A | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 春学期 |
Seminar on Nanomaterials for Informatics B | 大学院基幹理工学研究科 | 2020 | 秋学期 |
ナノ材料情報学演習B | 大学院基幹理工学研究科 | 2020 | 秋学期 |
Seminar on Nanomaterials for Informatics B | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 秋学期 |
ナノ材料情報学演習B | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 秋学期 |
Seminar on Nanomaterials for Informatics B | 大学院基幹理工学研究科 | 2021 | 秋学期 |
ナノ材料情報学演習B | 大学院基幹理工学研究科 | 2021 | 秋学期 |
Seminar on Nanomaterials for Informatics B | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 秋学期 |
ナノ材料情報学演習B | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 秋学期 |
Seminar on Nanomaterials for Informatics C | 大学院基幹理工学研究科 | 2020 | 春学期 |
ナノ材料情報学演習C | 大学院基幹理工学研究科 | 2020 | 春学期 |
Seminar on Nanomaterials for Informatics C | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 春学期 |
ナノ材料情報学演習C | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 春学期 |
Seminar on Nanomaterials for Informatics C | 大学院基幹理工学研究科 | 2021 | 春学期 |
ナノ材料情報学演習C | 大学院基幹理工学研究科 | 2021 | 春学期 |
Seminar on Nanomaterials for Informatics C | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 春学期 |
ナノ材料情報学演習C | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 春学期 |
Seminar on Nanomaterials for Informatics D | 大学院基幹理工学研究科 | 2020 | 秋学期 |
ナノ材料情報学演習D | 大学院基幹理工学研究科 | 2020 | 秋学期 |
Seminar on Nanomaterials for Informatics D | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 秋学期 |
ナノ材料情報学演習D | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 秋学期 |
Seminar on Nanomaterials for Informatics D | 大学院基幹理工学研究科 | 2021 | 秋学期 |
ナノ材料情報学演習D | 大学院基幹理工学研究科 | 2021 | 秋学期 |
Seminar on Nanomaterials for Informatics D | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 秋学期 |
ナノ材料情報学演習D | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 秋学期 |
Master's Thesis (Department of Nanoscience and Nanoengineering) | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 通年 |
ナノ材料情報学研究 | 大学院基幹理工学研究科 | 2020 | 通年 |
ナノ材料情報学研究 | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 通年 |
ナノ材料情報学研究 | 大学院基幹理工学研究科 | 2021 | 通年 |
ナノ材料情報学研究 | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 通年 |
マテリアルズインフォマティクスα | 大学院基幹理工学研究科 | 2020 | 秋クォーター |
マテリアルズインフォマティクスα | 大学院創造理工学研究科 | 2020 | 秋クォーター |
マテリアルズインフォマティクスα | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 秋クォーター |
マテリアルズインフォマティクスα | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 秋クォーター |
マテリアルズインフォマティクスα | 大学院基幹理工学研究科 | 2021 | 秋クォーター |
マテリアルズインフォマティクスα | 大学院創造理工学研究科 | 2021 | 秋クォーター |
マテリアルズインフォマティクスα | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 秋クォーター |
マテリアルズインフォマティクスα | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 秋クォーター |
マテリアルズインフォマティクスα | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 秋クォーター |
マテリアルズインフォマティクスβ | 大学院基幹理工学研究科 | 2020 | 集中講義(秋学期) |
マテリアルズインフォマティクスβ | 大学院創造理工学研究科 | 2020 | 集中講義(秋学期) |
マテリアルズインフォマティクスβ | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 集中講義(秋学期) |
マテリアルズインフォマティクスβ | 大学院先進理工学研究科 | 2020 | 集中講義(秋学期) |
マテリアルズインフォマティクスβ | 大学院基幹理工学研究科 | 2021 | 集中講義(秋学期) |
マテリアルズインフォマティクスβ | 大学院創造理工学研究科 | 2021 | 集中講義(秋学期) |
マテリアルズインフォマティクスβ | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 集中講義(秋学期) |
マテリアルズインフォマティクスβ | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 集中講義(秋学期) |
マテリアルズインフォマティクスβ | 大学院先進理工学研究科 | 2021 | 集中講義(秋学期) |