| 本研究チームでは、ナノ結晶シリコンの粒径と粒子間隔を原子スケールで制御した「ネオシリコン」の機能を明確にすることが研究の狙いとなっている。酸化の自己停止機構を利用し、ナノシリコン粒径を精度良く制御することに成功している。種々のポイントコンタクト素子の電気特性を測定し、シリコンナノ構造およびナノ粒子間の特異な電子現象を観測している。発光特性についても、フォノン支援に依らない疑似直接遷移型により発光効率が増大する現象を見い出した。「ネオシリコン」の素子応用については、弾道性電子放出素子に絞り込むこととなった。 |
| 本研究チームは、ナノ結晶シリコンの粒径と粒子間隔を原子スケールで制御した「ネオシリコン」を新規材料と位置付け、ポーラスシリコンも加え、新機能の発現と特性改善を目指すものである。分担・協力関係が明確な研究グループ構成で、東工大を主体としたネオシリコン試料作製グループ、東京農工大を主体とした発光・電子放出特性評価グループ、ケンブリッジ大キャベンディッシュ研を主体とした微細領域電気特性評価グループ、日立ケンブリッジ研を主体とした少数電子・回路応用グループ、そして日立中研を主体とした素子応用検討グループから成る。
当初の計画に沿って順調に研究が進んでいると判断される優れた研究で、応用への出口を強く意識した上で基礎的な研究を進めている。シリコンにおける極微細構造の作製技術の確立とそのデバイス応用（特にフラットパネルディスプレイ）、電子輸送現象の解明は応用の観点から高く評価できる。弾道電子放出素子は科学的にも興味深く、且つ応用上もインパクトがある。 |
| VHFパルスプラズマ法でナノシリコン粒子径8nmまで直径制御に成功し、その制御性が高くなったことが大きなステップとなっている。ナノシリコンの電子輸送について、かなり詳細な基礎研究が進んでおり、ナノシリコンを用いた電子放出、特に弾道電子放出素子に関して極めて高い電界放射の効率を得ているなど、かなりの基礎的・応用開発的研究が進んだ。またポーラスシリコンの特性の安定化に成功しＥＬ発光の制御性を改善したこともインパクトがある。
加えて、ナノシリコンを用いた単電子トランジスタについても室温でクーロン振動を観測するなど世界レベルの成果が出ている。また、直径5nm以下のナノシリコン粒子においてフォノンを介在しない擬似的直接遷移によるフォトルミネッセンスを観測するという興味深い結果を得た。光、電子の放出メカニズム、電子輸送のメカニズムに関する考察も進んでおり、心強い。 応用に目を向けるならば、特にフラットパネルディスプレイ応用に関してインパクトが大きい。真空を必要としないナノ蛍光粒子とバリスティック素子構造を組み合わせた提案は興味あるものである。 |
| 研究スタートから２年余り経過した時点で問題点を整理し、新しい知見も含めて研究課題の絞り込みをし、ナノシリコン粒子の微小化と弾道電子放出素子に重点を置き集中的研究を行おうとしていることは適切である。残された期間でVHFパルスプラズマ法でナノシリコン粒子の直径を5nm程度、密度が5×1012／cm2以上の実現に全力を投入すべきではないだろうか？それが可能となれば応用価値は格段に向上することが期待される。 |
| 特にナノシリコンを用いた電子放出、特に単純マトリクスによるBSD(Ballistic electron Surface emitting Device)への応用は、真空が不要であることもあり、技術的インパクトが大きい。ディスプレイの分野における技術的インパクトとしてはカーボンナノチューブが最も強力な相手となると考えられる。現状ではダイオード電流を必要とする点で不利のように見えるが、ナノシリコンの方が製造上の柔軟性が高いと考えられ、インパクトはかなり大きい。 また電界放射についてなぜホットエレクトロンの散乱が少ないか、新しい問題を提起している。この問題の解明により更に効率のよい電子放出素子が実現できる可能性がある。 |
| ナノシリコンのデバイス応用とそれに伴う物理の理解は進みつつある。即ち、「ネオシリコン」における電子輸送に関する理解が進んだ。一方、ホットエレクトロンの散乱やその他の放出メカニズムに不明な点が残っている。今後の研究の進展が期待される。 また、技術的にはポーラスシリコンの特性の安定化、ポーラスシリコンによる発光素子、電子放出素子の効率向上に成功しており、「ネオシリコン」からの電子放出に関する研究は高い水準にある。発光素子、不揮発性メモリーへの応用、特に電子放出素子としてディスプレイへの応用の展望が開けつつあり、高く評価される。 |