1: フェイスロック(WiMAX) 2014/03/02(日) 20:55:07.45 ID:B5OttE0s0 BE:1368729582-PLT(12001) ポイント特典

東工大、半導体中を秒速8万mで動きまわる電子を撮影

東京工業大学(東工大)は2月27日、半導体中を秒速8万mで流れる電子を直接観察し、動画撮影することに成功したと発表した。

同成果は、同大大学院 理工学研究科の福本恵紀産学官連携研究員、恩田健流動研究員、腰原伸也教授らによるもの。詳細は、「Applied Physics Letters」オンライン版に掲載された。

半導体材料を利用しているデバイスの動作性能は、半導体中を動き回る電荷キャリア(電子と正孔)の動きやすさに依存している。半導体素子は微小化、高速化し続けているが、その特性を、直接素子内部を動く電流、特に電子を観測することにより、評価する手法は存在しなかった。そこで、研究グループでは、ガリウムヒ素半導体中の20nmスケールの空間領域を移動するキャリアの流れを200fs間隔で可視化できる時間分解光電子顕微鏡を開発した。

高速動作する半導体デバイス内での電子の流れ(電流)を検出するには、100fs程度の極短時間幅のパルス電流を生成、注入して、とらえる必要がある。今回の研究では、約100fs幅のレーザパルスを半導体に照射して、光キャリアを生成した。

これを図1(a)のように、半導体表面に蒸着した2枚の金属電極間に電圧を印加することで動かした。その動く様子を別のレーザパルス(検出光)を半導体試料に照射し、励起電子の密度に由来する光電子放出強度を光電子顕微鏡で撮影した。励起光と検出光の時間的タイミングを変化させていくことで(ポンプ-プローブ法)、電子の移動過程が動画としてストロボ撮影できる。

http://news.mynavi.jp/news/2014/02/28/247/images/001l.jpg
図1 時間分解光電子顕微鏡による電子移動の動画撮影。(a)測定手法の概略。(b)と(c)励起光照射後20psおよび40ps後の光電子顕微鏡像。(d)と(e)は(b)と(c)の中央付近の拡大図。(f)は(d)と(e)の縦方向の強度プロファイルにより、電子の移動が確認できる

(続く)
3eaa2e71.png



5: フェイスロック(WiMAX) 2014/03/02(日) 20:56:33.93 ID:B5OttE0s0 BE:2395277074-PLT(12001)

http://news.mynavi.jp/news/2014/02/28/247/images/002l.jpg
図2 (a)、(b)、(c)は、異なる電極間の電場勾配(電圧値÷電極間隔)において、電子の移動距離を時間に対してプロットしたもの。線形フィットによる傾きから電子の移動速度を算出している。(d)は、電子の移動速度を電場勾配に対してプロットしたもの

http://news.mynavi.jp/news/2014/02/28/247/images/003l.jpg
図3 今回の研究で得られた結果をスナップショットとして再現

(中略)

今回の研究において、電気抵抗率の高い半導体中のキャリア移動を観察することができた。半導体中での電子の動きの直接観測への要請は強かったにもかかわらず、これまで達成されなかった理由は、レーザパルス照射により瞬間的に試料の電子が欠乏し、帯電を起こしてしまうためだった。

これにより、電子顕微鏡や光電子顕微鏡で結像できなくなってしまっていた。今回、近年開発された繰り返し周波数が広い領域で可変なレーザパルス光源と、光電子顕微鏡を組み合わせ、試料の帯電効果を劇的に減らすことに成功し、観測することができた。

今後、ナノメートル加工をされた素子の実用化が間もなく達成される。そこでは量子サイズ効果の発現もあり、ピコ秒レベルで電子や正孔の移動を制御する必要がある。今回開発した装置は、これらを評価する基準を満たしており、幅広く普及することが期待されるとコメントしている。

http://news.mynavi.jp/news/2014/02/28/247/index.html


2: フランケンシュタイナー(チベット自治区) 2014/03/02(日) 20:55:41.86 ID:lqmqKKTe0

桜の花びらが落ちるスピードか


50: ウエスタンラリアット(兵庫県) 2014/03/02(日) 21:25:46.12 ID:25FT4pPz0

>>2
花見客全員ミンチじゃねーか


63: シューティングスタープレス(兵庫県) 2014/03/02(日) 21:37:08.23 ID:/1XKJc4O0

>>50
桜の木の下にも花が咲いてて綺麗かも


107: レインメーカー(沖縄県) 2014/03/02(日) 22:21:54.67 ID:w5LCtw5H0

>>50
ワロタw


4: 16文キック(宮城県) 2014/03/02(日) 20:56:18.83 ID:iYqUShID0

宇宙ゴミのスピードかと思った


6: 稲妻レッグラリアット(関東・甲信越) 2014/03/02(日) 20:56:57.11 ID:GtZDSiyV0

バカめ…そっちは残像だ


7: 膝十字固め(千葉県) 2014/03/02(日) 20:56:57.03 ID:NeKhoBxt0

秒速80kmってずいぶんゆっくりだな


9: クロイツラス(福岡県) 2014/03/02(日) 20:57:22.10 ID:RkwTmvcF0

電子は粒か波か
この問題はそそられる


13: リバースパワースラム(やわらか銀行) 2014/03/02(日) 20:59:52.71 ID:Avp+2l7+0

>>9
そのどちらでもないもの


22: クロイツラス(福岡県) 2014/03/02(日) 21:03:17.79 ID:RkwTmvcF0

>>13
行き詰めると客観的実在は実在しないって話になるけどな


11: キチンシンク(やわらか銀行) 2014/03/02(日) 20:57:55.83 ID:N+PT/Vac0

光まで
もうすぐ


15: フライングニールキック(やわらか銀行) 2014/03/02(日) 21:00:17.55 ID:z4+eGSarP

地球上を秒速80kmで動くのを月から見物したらノロノロだろうな


17: フェイスロック(WiMAX) 2014/03/02(日) 21:01:07.93 ID:B5OttE0s0

>今回の研究において、電気抵抗率の高い半導体中のキャリア移動を観察することができた。

ってあるんで、かなり遅くなってるんでない?


20: ダイビングヘッドバット(愛知県) 2014/03/02(日) 21:01:36.12 ID:jlJQn3Gn0

電子自体の動きはもっと遅いんじゃなかったか
電流は電子そのものの動きではなく電磁場の状態の伝播だったかと


24: リバースパワースラム(やわらか銀行) 2014/03/02(日) 21:03:35.80 ID:Avp+2l7+0

>>20
電位勾配がすごいから

1センチ辺りで2000ボルトの電位差とか


27: ダイビングヘッドバット(愛知県) 2014/03/02(日) 21:05:11.47 ID:jlJQn3Gn0

>>24
なるほど


28: スターダストプレス(愛知県) 2014/03/02(日) 21:05:23.47 ID:IIMYEduL0

文系脳だからよくわからんけど個々の電子の動きとか特定はできないんじゃなかった?


35: ダイビングヘッドバット(埼玉県) 2014/03/02(日) 21:09:09.12 ID:M+il0ZQK0

>>28
古典的な意味でなら特定できる


32: フェイスロック(徳島県) 2014/03/02(日) 21:06:08.62 ID:vNOeJbQ60

北は人乗せて4時間で太陽往復するけどなw
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34: ダブルニードロップ(千葉県) 2014/03/02(日) 21:08:35.21 ID:Uo8JVLfc0

浜ホトのカメラ使えば秒速30万キロで走る電子くらい簡単に撮影できるだろ


38: アンクルホールド(禿) 2014/03/02(日) 21:13:13.88 ID:PINcr7JrP

電気回路をonにすると、電場は光の速さで発生するが、そこを移動する電子は意外と遅いと高校で習った気がする


39: リバースパワースラム(やわらか銀行) 2014/03/02(日) 21:13:56.16 ID:Avp+2l7+0

電子ってクルクル自転のような動きもしてるんだけど、
自転の軸が上を向いてる電子を90度横倒しにしたら、
電子の自転の軸はどっちを向くと思う?


48: 垂直落下式DDT(東京都) 2014/03/02(日) 21:23:10.72 ID:zQ2UKsjb0

>>39
上向きは上向きのまま?


57: リバースパワースラム(やわらか銀行) 2014/03/02(日) 21:31:43.66 ID:Avp+2l7+0

>>48
あるときは上向き
またあるときは下向きになる

それぞれ半々の確率で。
位相(回る基点)は90度ずれる

これを理解出来れば、量子ってのがどんなものかが
ある程度分かったと言えるよ。


40: スターダストプレス(チベット自治区) 2014/03/02(日) 21:16:37.94 ID:fbLRSchn0

CPUの速度が頭打ちなのは電子くんのせいだったのね


48: 垂直落下式DDT(東京都) 2014/03/02(日) 21:23:10.72 ID:zQ2UKsjb0

>>40
半導体中の移動度と漏れ出てしまうリーク電流のせい。


51: 男色ドライバー(新疆ウイグル自治区) 2014/03/02(日) 21:27:30.95 ID:AkpGX7du0

光を垂直に降下させると
地球の重力で加速して光速超えるんだろ


53: カーフブランディング(愛知県) 2014/03/02(日) 21:28:17.11 ID:43Mpxqpz0

初めて秒速5センチ見たとき、心が泣いた


55: 膝靭帯固め(兵庫県) 2014/03/02(日) 21:30:09.84 ID:nSBXFcuN0

この間、部屋の掃除してたら暗黒物質が大量発生しててワロタ


62: デンジャラスバックドロップ(埼玉県) 2014/03/02(日) 21:37:07.86 ID:vfXGek660

質量のある残像を作るためにはどれくらいのスピードで動く必要があるの?


81: サソリ固め(dion軍) 2014/03/02(日) 21:54:34.25 ID:I/1ahrdo0

光CPUまだかよ10年ぐらい出す出すいいやがって
お前はキャノンのSEDか


54: パイルドライバー(dion軍) 2014/03/02(日) 21:28:19.88 ID:9yhLbXKN0

観測しても電子のパラドックスが出てきたら面白いんだけどな


引用元: 「ねぇ、秒速8万mなんだって」 「え、なに?」 「半導体中を電子が移動する速度。秒速8万m」