旭硝子財団助成研究成果報告2022

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冨岡　克広54Katsuhiro TOMIOKA江目　宏樹55Hiroki GONOMEナノワイヤトンネル接合による相補型ミリボルトスイッチ集積技術に関する研究(2019採択)Development of complementary millivolt switch by nanowire tunnel junction(Project 2019)機械学習による直接吸収型太陽熱収集器の高機能化(2020採択)Improvement of direct absorption solar collector by machine learning(Project 2020)50旭硝子財団　助成研究成果報告（2022）本研究は，研究代表者が独自に確立したナノワイヤ異種集積技術を更に発展・探究するだけでなく，III-V 族化合物半導体ナノワイヤ材料からなる高速・低消費電力/高効率3D回路の基盤技術を創出し，新しい三次元（3D）立体回路を実現するトランジスタ集積技術を確立し，既存の平面集積パラダイムを革新し，次世代エレクトロニクスの新たな潮流を創出する．本研究では，新しいSi/III-Vナノワイヤ接合とトンネル輸送原理で，ナノワットで駆動する超高効率新型トランジスタを創出した．これらの成果から，ナノワイヤ TFET による立体回路構造の新たな設計指針が得られた．We demonstrate vertical gate-all-around (VGAA) tunnel FETs (TFETs) using InGaAs core-multishell (CMS) nanowire (NW)/Si heterojunction. The CMS structure was composed of modulation-doped InGaAs/InP/AlI-nAs/InP multi layers. The device showed current enhancement with a steep subthreshold slope (SS). The minimum SS was 21 mV/decade. The device showed high transconductance efficiency of around 520/V, which exceed the theoretical maximum limit for conventional FETs (38.5/V).太陽熱発電など，光エネルギーと熱エネルギーとの変換を利用した機器が次々と提案されている．本研究は直接吸収型太陽熱収集器（DASC）の性能向上を目指し，粒子周りに存在している局在型表面プラズモン共鳴を利用し，粒子の吸収スペクトルの広域化及び吸収性能の向上を目的とした．局在型表面プラズモン共鳴の基礎理論を確立し，理論に基づいた新たなプラズモン粒子の開発を行った．具体的には①機械学習を用いた粒子設計（数値解析），②第一原理計算を導入したナノスケール伝熱評価（理論計算），及び③化学合成による粒子製造（実験）を図り，研究を遂行した．本研究は光と物質の相互作用の原理解明に寄与するものである．A number of devices that utilize the conversion of light energy to heat energy, such as solar thermal power generation, have been proposed. This study aims to improve the performance of direct absorption solar col-lectors (DASC) by utilizing localized surface plasmon resonance, which is present around the particles, to broaden the absorption spectrum of the particles and to improve their absorption performance. We established the basic theory of localized surface plasmon resonance and developed a new plasmon particle based on the theory. Specifically, we carried out research on (1) particle design using machine learning (numerical analy-sis), (2) nanoscale heat transfer evaluation using first-principles calculations (theoretical calculation), and (3) particle production by chemical synthesis (experiment). This research contributes to the elucidation of the principle of the interaction between light and matter.