理化学研究所 計算科学研究センター

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次世代省電力・小型デバイス設計の道を拓く ~計算機シミュレーションにより、電子デバイス中の電子の流れを原子・電子スケールで高精度に解明~

筑波大学計算科学研究センターの小野倫也准教授らは、電子デバイス中の電子の流れを原子・電子のスケールから高速・高精度に予測できる第一原理計算方法を開発しました。その方法を活用し、次世代省エネパワーデバイスとして期待されている、シリコンカーバイド(SiC)デバイスの表面に形成されているゲート絶縁膜(SiO2)との界面での電子の流れる通路に着目したシミュレーションを行いました。その結果、SiCデバイス普及の課題となっている電気抵抗の増大の要因のひとつが界面の酸素欠陥であることを世界で初めて発見しました。この界面を改良すれば、エネルギー損失を100倍向上できることもわかりました。
このように、実験のみでは明らかにすることが困難な電子・原子スケールの現象を「京」を用いた高精度のシミュレーションは、将来の超低消費電力デバイスなどの開発促進に大きく貢献しています。

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