北海道大学 大学院情報科学研究院

卒業生とその進路

量子ドット論理回路の設計に関する研究


木下 純臣

2000 年度 卒 ／修士（工学）

修士論文の概要

本研究は、ラップゲート構造による量子ドットアレイとグラフ論理表現を組み合わせることにより、新しい信号処理システムを創ることを提案するものである。すなわち、グラフ論理表現の一つである共有二分決定グラフを量子ドットアレイで具現化する方法を検討して量子ドットデバイスによる論理回路の構成方針を提案した。

近年におけるエレクトロニクスの劇的な進歩を支えてきた大きな柱は紛れもなくトランジスタの発明とそれに続く集積回路及びSi-CMOS回路技術の登場にある。CMOS回路はプロセス技術の発達に伴いその寸法の微細化により劇的な発展を遂げてきた。そして現在では他のどの技術にも揺るがされることのない地位を築くにまで至った。しかしこの微細化もいつまでも続くものではなく、現在め発展を維持しようとしたときいずれ限界の壁にぶつかることが予測される。そこで現在の半導体集積回路の微細化が限界にまで達したとき、以後それに置き換わることのできるデバイスの一つとして単電子デバイスが提案されている。これは電子のトンネル現象とクーロンブロツケード現象により個々の電子の動きを制御することで情報処理を行おうとするものである。一方、CMOS回路を用いた情報処理の手段としてはブール代数式が主流となってきた。しかし、単電子回路の動作原理はCMOSとは異なるので単電子回路の設計を行う場合に普通のブール代数式で論理を組むことは得策ではない。そこで本研究では、ブール代数式や真理値表と並びディジタル関数を表現する方法の一つである共有二分決定グラフを、量子ドットアレイを用いて具現化にする方法について検討する。

学術論文

  1. Nishi Y., Yamauchi T., Marukame T., Kinoshita A., Koga J., and Kato K., "Schottky barrier height modulation by atomic dipoles at the silicide/silicon interface," Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics, vol. 84, pp. 115323-1-115323-6 (2011).
  2. Yamada T., Kinoshita Y., Kasai S., Hasegawa H., and Amemiya Y., "Quantum-dot logic circuits based on the shared binary decision diagram," Japanese Journal of Applied Physics, vol. 40, no. 7, pp. 4485-4488 (2001).

国際会議

  1. Marukame T., Yamauchi T., Nishi Y., Sasaki T., Kinoshita A., Koga J., and Kato K., "Impact of platinum incorporation on thermal stability and interface resistance in NiSi/Si junctions based on first-principles calculation," IEDM 2008, Hilton San Francisco Hotel, San Francisco, USA (Dec. 15-17, 2008).
  2. Kinoshita Y., Yamada T., Kasai S., Amemiya Y., and Hasegawa H., "Quantum-dot logic systems based on the shared binary-decision diagram," Collected Abstracts of the 2000 International Symposium on Formation Physics and Device Applications of Quantum Dot Structures, p. 124, Sapporo, Japan (Sep. 10-14, 2000).

国内学会

  1. 丸亀 孝生, 山内 尚, 西 義史, 佐々木 智一, 木下 敦寛, 古賀 淳二, 加藤 弘一, "第一原理計算に基づく金属/半導体接合での超低抵抗化技術の実現," 第70回応用物理学会学術講演会, 富山大学, (富山), 2009年9月8-11日.
  2. 丸亀 孝生, 山内 尚, 西 義史, 佐々木 智一, 木下 敦寛, 古賀 淳二, 加藤 弘一, "第一原理計算によるNiSi/Si接合の熱安定性と低界面抵抗を実現するPt含有効果の解析," 第56回応用物理学関係連合講演会, 筑波大学, (つくば), Mar. 30-Apr. 2, 2009.
  3. 加藤 弘一, 丸亀 孝生, 西 義史, 木下 敦寛, "NiSi/Si接合中で働くPtと不純物原子の強い相互作用," 第56回応用物理学関係連合講演会, 筑波大学, (つくば), Mar. 30-Apr. 2, 2009.
  4. 木下 純臣, 山田 崇史, 葛西 誠也, 雨宮 好仁, 長谷川 英機, "量子ドット論理システムのための単電子レジスタ回路," 応用物理学会秋季大会, (東京), 2000年9月.
  5. 木下 純臣, 山田 崇史, 葛西 誠也, 雨宮 好仁, 長谷川 英機, "共有二分決定グラフにもとづく量子ドット回路の設計," 応用物理学会春季大会, (東京), 2000年3月.
  6. 山田 崇史, 木下 純臣, 葛西 誠也, 雨宮 好仁, 長谷川 英機, "量子ドットアレイによるグラフ論理システム," 電子情報通信学会 電子デバイス研究会, ED99-306, 2000年2月.
  7. 木下 純臣, 赤澤 正道, 雨宮 好仁, "電荷転送形単電子デバイスの転送クロック設計," 応用物理学会秋季大会, (神戸), 1999年9月.

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