■葛西研究者の研究結果
確率共鳴を利用した新しい情報処理のためのナノデバイスと集積化
 葛西研究者の提案は、通常のエレクトロニクスでは嫌われ者である「雑音」やデバイス特性の「ゆらぎ」を逆手にとって、「確率共鳴」によって雑音や揺らぎを利用して、エレクトロニクスデバイスの機能向上を図ろうというものである。
 それまで「確率共鳴」現象は生体機能性との関係でよく知られていたが、実証実験はほとんどなかった。
 葛西研究者は、この仮説を、ナノエレクトロニクスを用いて実証するため、半導体ナノワイヤネットワークを電気的に制御する技術を駆使し、実際にノイズを加えて応答性がよくなることを半導体チップ上で実証した。さらに、特筆すべきは本質的にノイズやばらつきの影響をうけやすい「単電子デバイス」において、確率共鳴を用いて室温動作を目指す研究を行ったたことで、通常1ビットあたり10000電子以上が必要であるデバイスで、並列化によっても100電子程度に抑えられることを見いだし、超消費電力化への道筋を拓いた。
 本さきがけ研究での成果がきっかけとなって、確率共鳴の研究コミュニティが国際的にできつつあり、今後の発展が大いに期待できる。
サイエンスニュース(JSTのインターネットでの動画ニュース)に紹介された。

確率共鳴を利用する電子ナノデバイスの開発

(1)論文(原著論文)発表
  1. S. Kasai and T. Asai, "Stochastic Resonance in Schottky Wrap Gate-controlled GaAs Nanowire Field Effect Transistors and Their Networks", Applied Physics Express vol.1 (2008) article no.083001.
  2. S. Kasai, T. Nakamura, S. F. Bin abd Rahman, and Y. Shiratori, "Study on Nonlinear Electrical Characteristics of GaAs-based Three-branch Nanowire Junctions Controlled by Schottky Wrap Gates", Jpn. J. Appl. Phys. vol. 47 (2008) pp.4958-4964.
  3. S. Kasai, "Investigation on Stochastic Resonance in A Quantum Dot and Its Summing Network", International Journal of Nanotechnology and Molecular Computation vol.1, (2009) pp.70-79.
  4. S. Kasai, K. Miura, and Y. Shiratori, "Threshold-variation-enhanced adaptability of response in a nanowire field-effect transistor network", Appl. Phys. Lett. vol. 96 (2010) article no. 194102.
  5. S. Kasai, Y. Shiratori, K. Miura, Y. Nakano, and T. Muramatsu, "Control of stochastic resonance response in a GaAs-based nanowire field-effect transistor", physica status solidi (c) 採択、2011夏公開予定

(2)特許出願
    研究期間累積件数:4件
  1. 発明者: 葛西 誠也
    発明の名称: 信号再生装置
    出願人: JST
    出願日: 2008/2/29
  2. 発明者: 葛西 誠也
    発明の名称: 信号再生装置(PCT出願)
    出願人: JST
    出願日: 2008/9/2
  3. 発明者: 葛西 誠也
    発明の名称: 信号再生装置
    出願人: 北海道大学
    出願日: 2009/11/30
  4. 発明者: 葛西 誠也
    発明の名称: 信号再生装置(PCT出願)
    出願人: 北海道大学
    出願日: 2010/11/26

(3)その他(主要な学会発表、受賞、著作物等)
招待講演
  1. S. Kasai, "Stochastic Resonance Nanodevices for Fluctuation-Robust Electronic Systems (keynote lecture)", The Seventeenth Annual International Conference on COMPOSITES/NANO ENGINEERING (ICCE-17), Honolulu, USA (2009/7/26-8/1).
  2. S. Kasai, "Stochastic Resonance Nanodevices Toward Fluctuation Cooperative Nanoelectronics (invited)", 2010 International Conference on Enabling Science and Nanotechnology, Kuala Lumpur, Malaysia (2010/12/1-3).
  3. S. Kasai, "Stochastic Resonance and Related Phenomena in GaAs-based Nanowire FET Networks (invited)", The 2011 Villa Conference on Interaction Among Nanostructures (VCIAN-2011), Las Vegas, USA (2011/4/21-25).
  4. 葛西誠也、「確率共鳴の電子的利用を可能にする半導体ナノデバイス技術(招待講演)」、第58回応用物理学関係連合講演会、2011年3月24日-27日、厚木
  5. 葛西誠也、「雑音共存確率共鳴トランジスタ(チュートリアル講演)」、2011年電子情報通信学会総合大会、2011年3月14日-17日、東京
一般講演
  1. S. Kasai, Y. Shiratori, K. Miura, H. Shibata, Y. Nakano, and T. Muramatsu, "THz Wave Detection by Gate-controlled GaAs Nanowire Devices", The 15th optoelectronics and communications conference (OECC2010) (2010/7/5-9).
著作物
  1. 葛西誠也、「ゆらぎや雑音と共存可能な新しい集積ナノデバイス(解説)」、計測と制御 vol49、 No.4、 pp.229-235.