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テクノロジー

単一電子トランジスタ素子の制御性を大きく向上させる技術が開発される 30

ストーリー by hylom
微細化の次なるハードルはまだ高い 部門より

東京大学の平川一彦教授および柴田憲治特任講師が、従来のものと比べ「100倍効率良く制御できる」という単一電子トランジスタ(SET)を作製した(日刊工業新聞Nature Communications掲載論文)。

単一電子トランジスタは、電子1個を閉じ込めた量子ドットという微少な半導体結晶を利用し、電子1個の動きを制御できるトランジスタ。電子1個単位での制御を行えるため、LSIの微細化や量子コンピュータの実現に利用できる可能性がある。

単一電子トランジスタはすでに室温で動作するものが開発されていたが、その特性の制御が難しかったという。今回発表された研究結果では、その課題を解決できるもののようだ(マイナビニュース)。

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  • 集積回路の単位体積当たりの処理能力の理論限界は
    単電子トランジスタを隙間なく敷き詰め電子が光速の99%で
    動く場合の処理能力となるのでしょうか?
    ムーアの法則は成立しなくなってもまだまだ先は楽しめそうですね。

    その「先」がどれ位、難しいのか、どれ位先なのかわかりませんが。
    phason先生のコメントによると相当先みたいですね。
    単電子トランジスタを立体に隙間なく敷き詰める場合の理論限界とか、
    電子がトランジスタとして動作している状態で(理論上でも)光速の99%で
    動けるのかとか専門外なので全然分かりません。

    量子コンピュータで通常のコンピュータをエミュレートすると、
    より高速に出来るかも?と聞いた事があるので、
    そうすると更に先があったりするんでしょうか。
    良く分からないなりに楽しみです。

    • by Anonymous Coward

      なんで光速の99%?って素人的に思うんですが、なんかあるんですか?
      てかそんなに早く動けるの?って見たらバンドギャップは当然のごとく、電子の質量エネルギーに対してすら一桁以上上っぽいんですが。
      単一電子だから可能なのかな?

  • by Anonymous Coward on 2013年11月07日 12時17分 (#2491223)

    論文では柴田特任講師が筆頭著者なのですが、ここの文章だけでなくリンク先の報道でも平川教授の名前が先に挙げられていますね。教授の貢献ももちろん大きいのでしょうが、研究の主体たる筆頭著者のことももう少し尊重していただきたいものです。

    あと、論文は4人による共著なので、
    >東京大学の平川一彦教授および柴田憲治特任講師が、
    という箇所は「…講師らが、」の方が良いと思います。

  • by Anonymous Coward on 2013年11月06日 20時07分 (#2490868)

    外乱に弱くて(宇宙線とか地磁気とかHDDのモータとか熱電子とか)
    頑丈なシールド(と冷却)が必要で、etc
    なんてゆう付随した話が無ければよいのだが。

    • by phason (22006) <mail@molecularscience.jp> on 2013年11月06日 22時44分 (#2490963) 日記

      >なんてゆう付随した話が無ければよいのだが。

      今回の話は電気二重層トランジスタ(*)使ってるんで,実用化とか集積回路作るとかそういうのは(現時点では,というか少なくとも相当長い間は)無理です.
      作るのめんどいし,溶液じゃぼ漬けなんでウェットな素子だし,再現性低いし(複数作ったときの特性のぶれが大きい),集積性が非常に低いし(一つのトランジスタごとに,個別に分断したある程度の体積の溶液が必要).
      物性物理の基礎研究やるには便利だよね,とかそういう所はありますが.

      *電気二重層トランジスタ:イオンの溶けた溶液中にFETになる部分を沈める.溶液中にある別のゲート電極を使って溶液とFET部分に電位差を付けると,FET部分の表面にイオンが吸着する.例えばFET部分をプラスに持って行くと,表面に負イオンがくっつく.
      (さらに負イオンの上には電荷を補償するために正イオンがくっつく構造が出来,電気二重層と呼ばれる.電気二重層を使うFETなので,電気二重層トランジスタと呼ばれる)
      こうなると,オングストローム程度の距離にイオンがくっつくので,FET部分にかかる電場がものすごく強くなる.通常のFETでは絶縁破壊が起こるような極端な電位勾配が作れるので,物性研究では非常に面白い研究手段となってきている.

      親コメント
      • 「無理」「面倒」ってワードがあるとチャンスって思ってしまう天邪鬼
        #半導体物性とか門外漢なんでお呼びでないけど

        親コメント
        • by Anonymous Coward

          おおよそ上司にしたくない人物ですな…
          「俺はよく知らんけどさ、出来るだろそんくらい」

        • by Anonymous Coward

          自分が思いつかなかった他人の発明に “無理” とケチをつけたり、他人の業績に「無意味」だとか貶める方方が嫌な人だし、浅はかなこと思う。

          今では当たり前の存在になったコンピュータは、もともと、“最も役に立たない数学” と評されていた「数学基礎論」「集合論」という数学分野の産物だという例例もありますよっっ。

          • by Anonymous Coward

            投稿先を間違いましたo「上司にしたく…。」に対する意見です。

          • by Anonymous Coward

            そうやって偉そうな事を書いても

            http://srad.jp/~nemui4/ [srad.jp]

            コメントをみたらそんな風には見えないけどねw

      • by Anonymous Coward

        phason先生に対して釈迦に説法とは思いますが、イオンゲルによるトランジスタについてNatureに投稿があったことを思い出しましたので、
        それとの融合を果たしていただけたらさらにエキサイティングだな、と思いました。
        せめて液体じゃぼじゃぼから脱却できたら扱いが楽になりそう。

    • by Anonymous Coward

      そのへんは問題ではあるけど、たいした問題ではなくて、
      単一電子トランジスタの最大の欠点は、原理上、動作が遅いことです。

      • by Anonymous Coward

        遅い分は密度も上がることだし数を100倍にすることで補う・・・?

      • by Anonymous Coward

        そうですよね
        光が1cm動けない時間の世界の話ですからね。
        こうなると、将来動作の限界は光速の壁にぶつかるということですか。
        それともあっさりと超えるのかな?。

        • by Anonymous Coward

          スター・トレックの世界では、コンピューター全体を亜空間フィールド(ワープ航法にも使われる)に入れることで、その問題を解決している、とされているようです。(*´∀`*) http://www.m-nomura.com/st/computer.html [m-nomura.com]

      • なんだかんだいって、量産実用化して、スパコンからスマホにまで使えるようになってから喜びたいものですね。
        僕らが生きているうちに出来る限り早くと願って…。だって楽しいではないですか!

        I am comeing back.. I still live. Taiyakiss

        • by Anonymous Coward

          一階の庶民としてはそうですね。でもコンピューターだけが活用場所ではありませんから、庶民の知らないところで使われるのもまた良いですね。

          • この一度のやり取りで、少し視野が広がりました。一期一会、ありがとう!

            Taiyakiss include Taiyakids

      • by Anonymous Coward

        光の速度なんて話も出てるけど、
        単一電子トランジスタは、
        トンネルという確率過程によって動作するので遅い
        ということだと思います。

        最大のメリットは消費電力の低減ですね。
        とくに、現状、電界効果トランジスタを用いた回路が、
        熱問題(消費電力×集積度×動作速度=発熱密度)で
        これ以上の性能向上ができずにいますし。

  • by Anonymous Coward on 2013年11月07日 8時02分 (#2491103)

    ということで、量産レベルで実用化されるとどうなるのでしょうか?

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日々是ハック也 -- あるハードコアバイナリアン

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