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静岡大・北大・NTT、電力供給なしにトランジスタの電流を増幅させることに成功

2018/12/18 12:25
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発表日:2018年12月18日

電力供給なしにトランジスタの電流を増幅させることに成功

―新たな低消費電力デバイス開発に道―

静岡大学(学長:石井潔)電子工学研究所(所長:三村秀典)/創造科学技術大学院(院長:原和彦)の小野行徳(おの ゆきのり)教授らのグループは、日本電信電話株式会社(NTT、代表取締役社長:澤田純)の藤原聡(ふじわら あきら)上席特別研究員、北海道大学(総長:名和豊春)の高橋庸夫(たかはし やすお)教授らの研究グループと共同で、電力供給なしにトランジスタ(*1)の電流を増幅させることに成功しました。

今回の電流増幅は、ノズルから高圧で水や空気を噴出させるアスピレーター(*2)の原理を応用したもので、従来の増幅法と異なり、電流増幅のための電力供給を必要としないため、新たな低消費電力デバイスの開発につながるものと期待されます。

この成果は「ナノスケールシリコンにおける電子・電子散乱を利用したエレクトロン・アスピレーター」というタイトルで、12月17日(英国時間)に英国科学雑誌「Nature Communications(ネイチャー・コミュニケーションズ)」オンライン版で公開されました。

■研究の背景

現在の情報化社会を基盤から支えるコンピュータの高性能化は、その構成部品であるトランジスタの電流を、いかに少ない電力で増大させるかに依っています。しかし、これまでの増幅法では、電力供給が不可欠であり、供給された電力が発熱の原因となるため、このことが、コンピュータの性能向上を阻害する本質的な問題となっていました。

■研究の成果

静岡大学電子工学研究所/創造科学技術大学院と共同研究チームは、アスピレーターの原理をトランジスタに応用し、8K(ケルビン。8Kは-265.15℃)の温度において、付加的な電力を供給することなくトランジスタの入力電流を増幅させることに成功しました。今回の結果は、通常であれば電子の流れの中で熱として消費されてしまうエネルギーを用いて、新たな電子の流れを作り出せることを実験的に示したものであり、これにより、これまで困難と考えられていた電流増幅に伴う発熱の抑制も可能となりました。

■行った実験の説明

トランジスタの出力端子の横に、電流導入用の端子を付加した構造をシリコン基板上に作製し、同構造を用いて、出力端子と電流導入端子をともに接地した状態で出力端子の電流を計測しました。電子を入射させるための入力端子の電位(*3)が小さいときには、入射電子は通常見られるように出力端子と付加端子に分岐して流れたのに対し(図1a)、電位を大きくすると電子が逆流をはじめ(図1b)、結果として出力端子の電流増幅が観測されました(図2)。

※図1・2は添付の関連資料を参照

※以下は添付リリースを参照

ニュースリリースに記載している情報は、発表日時点のものです。現時点では、発表日時点での情報と異なる場合がありますので、あらかじめご了承いただくとともに、ご注意をお願いいたします。

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

図1

https://release.nikkei.co.jp/attach_file/0498421_01.JPG

図2

https://release.nikkei.co.jp/attach_file/0498421_02.JPG

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach_file/0498421_03.pdf

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