2012年研究カタログ
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産学官連携の研究開発体制 26名(産総研)28名(企業)海外研究機関東芝日立製作所高輝度光科学研究センターグリーン・ナノエレクトロニクスセンター連携研究体長:横山(中心研究者)奈良先端科学技術大学院大学物質・材料研究機構産業技術総合研究所東京工業大学慶応義塾大学既存研究組織研究連携研究員兼務研究員出向研究員出向研究委託東北大学東京大学京都大学名古屋大学富士通アルバックルネサスエレクトロニクス研究委託研究委託LSI低電圧化(0.4V未満)により、2020年で総発電電力量の12 %、2050年で33 %の電力削減が可能総務省、JEITA調査資料のもと、産総研が試算(SiGe, Ge)(Ge, InGaAs, …)p-FETn-FET(SiGeee,Gee)(Ge,InGaAe,GeHigh-k/metal GateBOX (SiO2)Metal S/DUndoped/ low-doped channel50nmTaNSiO2Al2O3Strained-Ge最先端研究開発支援プログラムグリーン・ナノエレクトロニクスのコア技術開発研究のポイント研究内容と最近の成果 ●低電圧動作CMOSの開発 ⇒ 0.3 V~0.1 V 動作実現(現状1 V) ●ナノカーボン材料の開発 ⇒ 低電圧動作LSI用配線と新デバイス応用 ●超格子相変化材料の開発 ⇒ 電力1/100不揮発性大容量ストレージ応用● 低電圧動作CMOSの開発 ● ナノカーボン材料の開発と応用 ● バックエンドデバイス■ 研究担当:横山 直樹 ■ 連携研究体 グリーン・ナノエレクトロニクスセンター研究のねらい●LSI/エレクトロニクス機器の消費電力:1/10 (2020年)、1/100(2025年以降)① 高移動度材料CMOS 技術 ・Ge/化合物半導体チャネル+新構造採用 ⇒電源電圧0.4V 以下動作による低消費電力化② 新動作原理CMOS デバイス ・トンネル効果やImpact-Ionizationを利用 ⇒電源電圧0.2 V 以下動作による低消費電力化① CNTの合成と応用 ・ 高密度/高品質CNTの合成 ⇒低電圧動作LSI用配線/低電力LSI用排熱応用 ② グラフェンの合成と応用 ・高均一/高品質グラフェンの合成と物性解明 ⇒低電圧動作グラフェンCMOS、新規デバイス提案① 超格子相変化材料微細構造・ダイナミクス解析 ・新材料探索と物性解明 ⇒超格子相変化メモリの動作解明と新デバイス提案② 超格子相変化材料成膜技術とデバイス応用 ・ 相変化薄膜成膜とデバイスプロセス技術の開発 ⇒消費電力1/10-1/100の相変化メモリ開発【成果】 ひずみGeナノワイヤ pFETで 世界トップの特性実現【成果】 世界初、300 mm Siウェハー上で グラフェン均一合成に成功【成果】 世界初、超格子相変化材料で 巨大磁気抵抗(2000%@室温)を発見・ひずみの効果+Ge ⇒ 従来Siの8倍以上の正孔移動度 Ion = 731 µA/µm (@Vg-Vth/Vd = -2V/-1V) for Lg = 65nm・Doping-free & metal SDコンセプト(低ばらつき、低コスト、 低温プロセス)の提示と低寄生抵抗の実証・CVD法でグラフェンの高品質化(結晶グレイ ンサイズ増大)も進め、電子および正孔の 移動度3,200 cm2/Vsを達成・Sb2Te3層がトポロジカル誘電体 ⇒ 巨大磁気抵抗発現(新発見)・相変化メモリとMRAMの利点を融合した、 新メモリの可能性有従来材料:Ge1Sb4Te7 alloy超格子相変化材料:[(GeTe)2 (Sb2Te3)4]8磁場ゼロ(赤線)→磁場印加(青線)→磁場ゼロ(黒線)磁束密度は約0.1T、室温スーパークリーンルーム(SCR)にて合成した300 mmウェハー上グラフェン目標としている高移動度材料CMOS試作に成功したナノワイヤGeトランジスタ断面461特別展示第6会場X-08CX-08C

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