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極東極楽 ごくとうごくらく

豊饒なセカンドライフを求め大還暦までの旅日記

進化する量子スケールデバイス

2014年06月19日 | デジタル革命渦論

 




●今夜の無知の知

これは少し古いネタになるか?わからないが産業技術総合研究所が、シリコントンネル電界効果ト
ランジスタ(トンネルFET)の新しい動作速度改善技術を考案したと公表y。これにより(1)動作速
度が10倍以上改善、(2)原理はトンネル確率を増加させる手法だという。それにしても、昨年の
報告
とは異なった手法での実証手法だから驚く。ところで、スマートフォンやタブレットなどの情
報機器を携帯することが当たり前にの時代となり、情報処理量が爆発的に増加し電力消費が増え続
けている。このために省エネを実現に微小な電力でも駆動できるセンサーが望まれている。省エネ
のためには大規模集積回路(LSI)の個々のトランジスタの駆動電圧の低減化必要。これまで、MOSF
ET
metal-oxide-semiconductor field-effect transistor
が用いられ電源電圧は徐々に下がってきたが、
0.8 V程度で頭打ちになりつつある。この状況の打破に変わる新しいトランジスタとしてトンネル電
界効果トランジスタ(以降、トンネルFET(tunnel field effect transistor))が注目されており、0.2
~0.3 V
という極めて小さな電圧での駆動が期待されている。

 

トンネルFETの駆動電流が小さいのはトンネル抵抗が大きいためである。これは、バンド間ト
ネル現象が運動量保存則に制限されるためトンネル確率が低くなることに起因する。今回、トンネ
ル障壁中に等電子不純物(半導体をn型やp型にするための不純物とは異なり、半導体に添加しても
電子や正孔を生成しない不純物)
を導入して中間準位を形成し、電子を中間準位を介してトンネル
させることで運動量保存則の制限を緩和させ、トンネル確率を高くしたことで限界を突破する。下
図に、新技術のトンネル障壁中に中間準位を形成したシリコントンネルFETと、通常のシリコン
トンネルFETの電流電圧特性を示している。中間準位を形成することにより、通常のシリコント
ンネルFETの10倍以上の駆動電流が得られ、トランジスタの動作速度は駆動電流量に比例するた
め、10倍以上の動作速度改善が見込まれるとのことだ。



トンネルFETはオフ電流が小さいため待機電力が小さいという利点がある。しかし、今回開発し
た技術では、オフ電流が増加して待機電力が増大する可能性が懸念される。下図にシリコントンネ
ルFETと、通常のシリコントンネルFETの待機電流特性を示す。オフ電流の著しい増加は見ら
れず、待機電力増大の懸念が無いことが分かったという


       


より単純なデバイスであるシリコンダイオードに今回開発した技術を適用した。シリコンダイオー
ドに逆方向の電圧を加えるとトンネル電流が流れるが、今回開発した技術を適用するとシリコンダ
イオードに流れるトンネル電流は735倍であった。シリコントンネルFETでは10倍以上駆動電流が
増加したが、実用化に向けては百倍から千倍の駆動電流の増加が必要であるという。シリコンダイ
オードのトンネル電流の増大から、シリコントンネルFETでも同程度の電流増大の可能性がある
と考えられている。


【最新の量子ドット新規考案】

●新しいビルディングブロックの製法

ゲルマニウムの含有量の高いケイ素(結晶構造:100)の基板に異型接合させたゲルマニウムケイ素
(Ge1-xSix)層は、太陽電池っだけでなく、MEMS、量子カスケードレーザや、高速変調
器や光検出器を含むケイ素ベースのフォトニクスなどのキーテクノロジーとして注目されているが、
開発されこなかった。その理由として、これらの材料に関する最良の経路が複雑すぎることにある。
そのため、Ge1-xSiエピタキシャル層とSi基板との間の不適合歪みを軽減し、平らな表面
形成に、それぞれ組成に傾斜のある厚膜(>10μm)の高温成長と化学機械平坦化の両方が必要で
これまでの方法では不可能であった。
 

ケイ素の上のゲリマニウム・リッチ(Ge≧50原子%)な合金成長を可能にする化学蒸着(CVD)
法が開発され――ゲリマニウム・リッチ膜で、マイクロプロセッサの高速化、携帯電話機の省消費
電力化、シリコンベースのフォトニクスや、太陽電池の高効率化が可能となるが――従来わからなか
った設計用ケイ素-ゲルマニウム水素化物の前駆体を使用し対応する膜の化学組成、モルフォロジ、
およびミクロ構造を精密に制御し、厚い傾斜層やリフトオフ技術を不要とするものあ。

ところで、Si
Ge1-d合金を選択的に堆積させることが可能である。従来的には、SiGe
1-d合金の選択的な成長は、クロロシラン、ゲルマンと塩素の高温反応で作製されるもの高いGe
濃度範囲で適切なモルフォロジとミクロ構造膜は、多成分反応の複雑さや腐食性塩素のため得られな
かった。この問題を解決するために、2つ以上の部位をもつ表面層基板を、この表面の第1の部位の
上方にのみ所定の厚みを有するSiGe1-d層を所定の速度で選択的に分子式SiGe
の化合物を含む化学物質蒸気を接触させ堆積させる
方法が提案されている(下図クリック)。



●マルチエキシトン型量子ドット太陽電池

コロイド量子ドットを用いた太陽電池は、マルチエキシトン生成効果型量子効率を高められること
が報告され注目を集めているが、変換効率が最大でも7%程度であり、さらなる変換効率の向上が
求められている。現在、配位子が大きく、半導体量子ドット同士の近接化が不十分による、光電変
換特性が悪い――チルアミン、エタンジチオールを配位子として用いた場合、数百nA程度の光電
流値しか得ることができず、配位子としてエタンジチオールを用いると、半導体膜の膜剥がれが生
じたりしている。この問題を解決するために下図上表(クリック)の金属原子を有する半導体量子
ドットと、半導体量子ドットに配位し、一般式(A)、(B)、(C)の配位子の少なくとも1種
の配位子と、を有する半導体膜を作製し、高い光電流値が得られ、かつ膜剥がれが抑制される半導
体膜が提案されている。





【最新の太陽電池の新規考案】

●導光で発電効率を高める

従来の太陽光発電装置は、複数の太陽電池パネルを太陽に向けて一面に敷き詰めたものが一般的で
あっ
た。一般に、太陽電池パネルは不透明な半導体で構成されており、積層して配置することがで
きない。その
ため、太陽光発電装置は、電力量を確保するためには大面積の太陽電池パネルが必要
となる。
ところが、屋根のような限られた場所に装置を設置しなければならないという制約があり、
得られる電力量に限界があった。したがって、入射した太陽光を太陽電池に導くための導光部材
備えた太陽電池が提案されているが、導光部材のサイズを大きくした場合、入射光を導光部材の内
部で伝播させて端面に集光させる過程で、入射光が複数のV字状溝の反射面で複数回反射され、入
射光の反射面における反射角度が変わり、入射光が反射面において全反射条件を満たさなくなり
部へ抜けてしまう。その結果、太陽電池への入光効率が低下し、発電効率が低下してしまうケース
があるため、下図(クリック)の太陽電池モジュールは、互いに対向して配置された導光体と反射
体と、導光体と反射体との間に、配置された低屈折率層と、導光体から射出された光を受光する太
陽電池素子とで構成し、導光体は、外部からの光を第1主面(3a)から入射させ内部を伝播させ
て第1端面(3c)から射出させ、反射体は、導光体の第1主面3aから入射して導光体3を透過
し、反射体に入射した光を反射させ、光の進行方向を変更する反射部(4a)を有し、低屈折率層
は、導光体の屈折率よりも低い屈折率を有し、太陽電池素子は、導光体の第1端面3aから射出さ
れた光を受光し、導光体3の厚みが、この導光体の第1端面3aの遠くから導光体の第1端面3a
に近づくにつれて徐々に厚くなっていることで問題を解決し、発電効率の低下を抑制できるす太陽
電池モジュールと太陽光発電装置の提案がなされている。

 

 

●参考

・特開2014-112681 ハロシリルゲルマンの新規な製造方法および使用方法 
・特開2014-112623 半導体膜、半導体膜の製造方法、太陽電池、発光ダイオード、薄膜トランジス
 タ、および、電子デバイス

・特開2014-112571 太陽電池モジュール、太陽光発電装置および太陽電池モジュールの設置方法 
・特開2014-112540 非水系二次電池用正極及びその製造方法、非水系二次電池ならびに電気機器
・特開2014-112534 蓄電装置用電極及びその製造方法、蓄電装置、並びに電気機器 
・特開2014-111527 Ⅲ族金属窒化物結晶およびその形成方法
・特開2014-108917 半導体材料 
・特開2014-104712 電子デバイスの製造方法および多層ガラス積層体   
・特開2014-099510 太陽光発電機
・特開2014-096532 導電性接着剤、太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールの製造方法 
・特開2014-086654 化合物半導体太陽電池および化合物半導体太陽電池の製造方法





   




  ある夜カミタが十時前に姿を見せた。ビールを注文し、ホワイトラベルのダブルを飲み、
 のあいだにロールキャベツまで食べた。彼がそんなに遅い時刻に来店するのも、それほど長

 をするのも異例のことだった。カミタは時折読んでいる本から目を上げ、正面の壁をじっと

 ていた。何ごとかを深く考えているようだった。そして閉店の時刻になり、自分が最後の客

 なるのを待った。

 
 [木野さん」とカミタは勘定を済ませたあと、あらたまった声で言った。「こんなことになっ

 てしまって、僕としては残念でならないのです」
 
  こんなことって?」と木野は思わず聞き返した。
 
 「この店を閉めざるを得なくなったことです。たとえ一時的にせよ」

  木野は言葉もなくカミタの顔を見ていた。店を閉める?
 
  カミタは誰もいない店内をぐるりと見回した。それから木野の顔を見て言った。「どうやら
 まだ、僕の言っていることの意味がよくわかっておられないようですね?」
 
 「ええ、何のことだかよく理解できていないと思います」


  カミタは打ち明けるように言った。「僕はここがずいぶん気に入っていたんです。静かに本

 を読めたし、かかっている音楽も好きだった。この店がこの場所にできたことを喜んでいまし
 た。でも残念ながら多くのものが欠けてしまったようです」
 
 「欠けてしまった?」と木野は言った。その言葉が具体的に何を意味するのか、木野にはわか

 らなかった。彼に思い浮かべられるのは、小さく縁が欠けた茶碗くらいだった。
  「あの灰色の猫はもうここには戻ってこないでしょう」とカミタはそれには答えずに言った。
 
 「少なくとも当分のあいだは」 
 「それはこの場所が欠けてしまったからですか?」
 
  カミタは返事をしなかった。

  木野はカミタにならって店内を注意深く見回してみたが、普段と違うところは見て取れなか 
 った。ただいつもより心なしか空虚に、また活力と色彩を失って感じられた。閉店後の店はた
  だでさえがらんとしているものだが、それでもなお。
  カミタは言った。「木野さんは自分から進んで間違ったことができるような人ではありませ
 ん。それはよくわかっています。しかし正しからざることをしないでいるだけでは足りないこ
 とも、この世界にはあるのです。そういう空白を抜け道に利用するものもいます。言っている
 意味はわかりますか?」
 
  木野には理解できなかった。よくわからないと彼は言った。
 
 「そのことをよく考えてみてください」とカミタは木野の目をまっすぐ見て言った。「深く考
 える必要のある大事な問題です。答えはなかなか簡単には出てこないでしょうが」
 「カミタさんが言うのは、私が何か正しくないことをしたからではなく、正しいことをしなか
 ったから、重大な問題が生じたということなのでしょうか? この店に関して、あるいは私自
 身に関して」
 
  カミタは肯いた。「厳しい言い方をするなら、そうなるかもしれません。しかしそうだとし
 ても、木野さん一人を責めるつもりはありません。もっと前に僕もそれに気づくべきだったの
 です。僕の油断でもありました。ここは僕ばかりではなく、きっと誰にとっても居心地の良い
 場所だったのでしょう」
 
 「私はこれから何をすればいいのでしょう」と木野は尋ねた。

  カミタは黙ってレインコートのポケットに両手を突っ込んでいた。それから言った。「しば
 らくこの店を閉めて、遠くに行くことです。今の時点で、それ以外にできることはなさそうで
 す。偉いお坊さんに知り合いがいれば、お経をあげてもらい、家のまわりにお札を貼ってもら
 ってもいいでしょう。しかしこの時代、そんな人は簡単に見つかりません。だから次の長い雨
 が降りだす前にここを出ていった方がいい。失礼ですが、長い旅行に出るお金の余裕はありま
 すか?」

 「長さにもよりますが、しぱらくのことならまかなえます」と木野は言った。

 「それはよかった。先のことは先で考えるしかありません」
 「しかし、あなたはいったい誰なのですか?」
 「僕はただのカミタというものです」とカミタは言った。「神の田んぼと書きますが、カンダ
 ではありません。古くからこのあたりに住んでいます」
  
  木野は思いきって尋ねてみた。「カミタさん、ひとつうかがいたいのですが、これまでこの
 あたりで蛇を見かけたことはありますか?」
 
  カミタはそれには答えなかった。「いいですね、遠くまで行って、できるだけ頻繁に移動し
 続けるんです。そしてもうひとつ、毎週月曜日と木曜日には必ず絵葉書を出してください。そ
 うすれば木野さんが無事だとわかります」
 「絵葉書?」
 「その土地の絵葉書ならどんなものでもかまいません」
 「でもどこに宛てて葉書を出せばいいのですか?」
 「伊豆の伯母さん宛てでいいでしょう。差出人の名もメッセージも一切書いてはいけません。
 ただ宛先だけを書くようにしてください。大事なことですから、決して忘れないように」
 
  木野は驚いて相手の顔を見た。「あなたはうちの伯母と親しいのですか?」 
 
 「ええ、あなたの伯母さんをよく存じ上げています。実を言うと、彼女に前もって頼まれてい
 たのです。あなたの身に悪いことが起こらないよう目を配っていてほしいと。でもどうやら期
 待には添えなかったようです」
 
  この男はいったい何ものなのだ? しかしカミタがそれを進んで明らかにしない以上、木野
 には知りようがない。
 
 「もう戻ってきていいとわかったら、そのときはお知らせします。木野さん、それまではここ
 に近づかないように。わかりましたか?」

  木野はその夜のうちに旅行の荷物をまとめた。次の長い雨が降りだす前にここを出ていった
 方がいい。それはあまりにも唐突な告知だった。説明もなければ、前後の理屈もよくわからな
 い。しかし木野はカミタの言ったことをそのまま信じた。ずいぶん乱暴な話だったが、疑う気
 持ちはなぜか起きなかった。カミタの口にする言葉には論理を超えた不思議な説得力があった。
 着替えと洗面具は中型のショルダー・バッグひとつに収まった。スポーツ用品の会社に勤めて
 いた頃、同じバッグに自分で荷物を詰めて出張旅行に出かけたものだ。長い旅行に何か必要で
 何か必要ではないか、よくわかっている。
 
  夜が明けると、彼は「勝手ながら、当分休業させていただきます]という紙を店のドアにピ
 ンでとめた。遠くに、とカミタは言った。しかし具体的にどこに向かえばいいのか、考えは浮
 かんでこなかった。北に向かうか、南に向かうか、それもわからない。だからとりあえず、ラ
 ンニング・シューズのセールスをしていたときよく巡回したコースをそのまま辿ることにした。

  高速バスに乗って高松に行った。四国を一周し、そのあと九州に渡るつもりだった。
  高松駅の近くのビジネス・ホテルに泊まり、そこで三日を過ごした。街をあてもなく歩き回
 り、映画を何本か見た。昼間の映画館はどこもがらがらで、映画はどれもつまらなかった。日
 が暮れると部屋に帰ってテレビのスイッチをつけた。伯母の勧めに従って教育番組を中心に見
 た。しかし役に立ちそうな情報は何も得られなかった。高松での二日目が木曜日だったので、
 コンビニエンス・ストアで絵葉書を買い、切手を貼って伯母宛てに出した。カミタに言われた
 とおり、伯母の名前と住所だけを書いた。

  三日目の夜にふと思いついて女を買った。電話番号はタクシーの運転手が教えてくれた。相
 手は二十歳前後の若い娘で、つるりとしたきれいな身体をしていた。しかしその女とのセック
 スは、始めから終わりまで昧気のないものだった。それはただの性欲の解消に過ぎなかったし、
 そんなことを言えばほとんど解消にもならなかった。かえって渇きが増しただけだ。
 「そのことをよく考えてみてください」とカミタは言った。「深く考える必要のある大事な問
 題です」。しかしどれだけ深く考えても、何かここで問題になっているのか、木野には理解で
 きなかった。
 

                 村上春樹 著『木野』(文藝春秋 2014年 2月号 [雑誌] ) 



  


●太陽光を再現するLED照明

  



ワールドカップは引き分け。コメントは?奇跡を信じる以外にないかな?

ところで、最近の中国共産党は前のめりで、なぜこうも焦るのかだろうかと思うことがある。
「産経新聞」
のオンラインニュースは克明動勢を伝えてくれている。そのひとつが、"孔子学院、
米教授協会が見直し要求「中国の手先」
”が目を惹いた。それによると、米紙ニューヨーク・タ
イムズ(電子版)は17日、米国大
学教授協会(AAUP)が中国政府系の文化機関「孔子学院」
をキャンパス内に誘致した米国内の大学
に対し、設置の是非を改めて検討するよう求めていると
報じたと伝えている。講師陣の選定や授業内容に中国政府
の意向が強く反映し、「学問の自由」
が侵害されているためだという。教授協会によれば、カナダを含む北米地域には現在、孔子学院
が九十数カ所ある。協会が各大学向けに出した声明によれば、孔子学院での講師陣採用や指導、
カリキュラムの選定、授業での議論が「(中国の)国家方針」に沿う形で行われている。また、
学院内での活動は、孔子学院の運営母体で、「漢弁(ハンバン)」と通称される中国教育省の傘
下機関の監督下にあるという。
声明は「孔子学院は中国国家の手足として機能しており、『学問の自
由』が無視されている」と批判。こうした状況が改善されない場合、「学院との関係を絶つ」べきだとしてい
る。




なお、孔子学院をめぐっては、米マイアミ大学の教授が2012年、中国の軍拡化や中国指導部内の
派閥争い、台湾問題、チベット仏教の最高指導者ダライ・ラマ14世-に関する議論を禁じている
と非難していた。孔子学院への批判は隣国カナダでより強く、カナダ大学教師協会(CAUT)
は昨年12月、同様の声明を発表し、大学に学院との関係見直しを求めていたとのことだ。

「政治とは幻想過程」とは、故吉本隆明の名言だが、幻想過程と、ひとことでいうのはたやすい
が、その扇情的な高ぶりをコントロールすべは熱狂的な渦の中では無力だろう、"ワールド・カ
ップ”の放送を観ていてそう思った。また、煽るのは簡単だが、その結果の引責をごまかし続け
てきたのも”政治的指導部”ではなかったかと、中国共産党の動勢を看るにつけ、そうも思った
わけだ。

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