研究内容

ナノカーボン材料の開発と応用

[サブテーマリーダー:横山 直樹(連携研究体長)]
カーボンナノチューブ(CNT) グラフェン

カーボンナノチューブ(CNT)やグラフェンといったナノカーボン材料は、Siと比べて移動度1000倍、飽和速度10倍といった優れた特徴を持つため、低電圧動作CMOS-FET実現のためのカギとなる材料として期待できます。また構造により金属的にも半導体的にもなるため、新しい半導体材料としても期待できます。本サブテーマでは、次の研究開発を行っています。

  1. CMOS回路チャネルやバックエンドに使用できるCNT構造体を、安定に再現性良く製造する技術の開発。
  2. トランジスタチャネルへの応用を目指した高品質グラフェンの大面積形成技術と、グラフェントランジスタ作製技術の研究開発。
  3. CNTやグラフェンによる低抵抗配線技術の開発と、アクティブ配線技術の研究開発。

2.1 グラフェンの合成とトランジスタ応用

[研究分担者:佐藤 信太郎(富士通)]

グラフェンの合成とトランジスタ応用

グラフェンをトランジスタ(CMOS-FET)へ応用することを目標に、先ず層数を制御した高品質グラフェンの大面積形成技術を開発します。また電源電圧0.3V未満を目標に、低電圧動作CMOS用のグラフェン・チャネル作成技術を開発しています。

更に、LSIの低消費電力化のためにCNT/グラフェンをLSIの配線に適用することを検討しており、低抵抗CNT/グラフェン配線技術の開発も行っています。

2.2 CNT/グラフェンの排熱応用

[研究分担者:二瓶 瑞久(富士通)]

CNT/グラフェンの配線応用

CNTやグラフェンは銅よりも低抵抗となる可能性があることから、低電圧動作LSIの配線技術として、グラフェン横配線やCNTプラグによる低抵抗配線技術の開発を行います。また配線レイヤーに不揮発性スイッチ特性等を持たせることで、低消費電力アクティブ配線LSIの可能性を示すことも目標とします。更に、LSIの発熱問題への解決策として、排熱基板ビアなどの排熱応用の可能性を示すことも目標としています。

2.3 CNTの合成とデバイス応用

[研究分担者:畠 賢治(産総研)]

CNTの合成とデバイス応用

カーボンナノチューブ (CNT) による低電圧動作LSIをはじめとしたエレクトロニクスデバイスを実現するための、CNT合成・加工技術を開発しています。具体的には、従来困難であった金属型CNTと半導体型CNTの選択的合成技術を開発します。また合成されたCNTを用いて、FETなどのデバイスの試作・検討を行っていきます。