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意外にも大きかった原子の悲鸣 ナノ接合における転位の动的挙动が与える电気特性への影响

掲载日:2012年11月15日

电子机器を构成する配线やトランジスターのデバイスサイズは、ナノテクノロジーによってついに数十ナノメートルにまで到达し、今后もさらなる小型化による性能向上が期待されています

転位の移動に伴い金ナノ接点を流れる電流が振動する様子 © Tadashi Ishida
転位の移动前后に1.2秒程度金ナノ接点を流れる电流が振动した。(补-别)は金ナノ接点内で転位が移动する様子を透过型电子顕微镜像とイラストを用いて示した。

ところが、デバイスのサイズが小さくなると、デバイスを构成する原子数が少なくなるため、従来では问题にならなかったような原子サイズレベルの乱れが、デバイス全体に非常に大きな影响を及ぼすようになります。デバイスを构成する结晶构造には、しばしば原子配列の部分的な乱れである「転位」と呼ばれる领域があります。热や力が加えられると、転位付近の原子の结合が切断され、転位の位置がずれていくことが知られています。このような原子活动が电気的な性质に与える影响が、ナノメートルサイズのデバイスでは重要になります。しかし、このような微小领域で生じる现象を调べるのは非常に困难で、これまで、転位の移动とデバイスの电気的な性质との関係は全くわかっていませんでした。

東京大学生产技术研究所の石田忠特任助教らは、原子の結合が切れる際に原子が出す「悲鳴」ともいうべきノイズの検出に成功し、デバイスのサイズが10 nm以下になると、転位一つが動くことによるノイズが電気信号の約10%にも達することを発見しました。

研究グループは、尖った金针同士を押し付けて断面がわずか数十个の原子でできた接合部分を作成し、接点内部の転位移动による电流の振动を検出しました。今回、电子顕微镜にマイクロマシンを组み合わせた手法の开発によって、転位の移动の観测及びノイズの検出が世界で初めて可能となりました。

今后、このノイズの解决が、さらなる多机能?高性能な电子机器の开発の键となるでしょう。

プレスリリース

论文情报

Tadashi Ishida, Kuniyuki Kakushima, Teruyasu Mizoguchi and Hiroyuki Fujita,
“Role of Dislocation Movements in Electrical Conductance of Nanocontacts”,
Scientific Reports 2 623 Online Edition: 2012/9/4 (Japan time), doi: 10.1038/srep00623.

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