慶應義塾研究者情報データベース

経歴 【 表示 ／ 非表示 】

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• 2013年04月

  -

  2014年03月

  慶應義塾大学, 理工学部, 助教

• 2014年04月

  -

  2015年03月

  日本学術振興会, 特別研究員(DC2)

• 2015年04月

  -

  2016年03月

  日本学術振興会, 特別研究員(PD)

• 2016年04月

  -

  2019年03月

  慶應義塾大学, 理工学部, 助教

• 2019年04月

  -

  2023年03月

  東京大学, 大学院工学系研究科 マテリアル工学専攻, 助教

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研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

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• ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 電気電子材料工学

• ナノテク・材料 / 無機材料、物性

研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

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• 半導体デバイス

• 半導体工学

• 半導体物性

論文 【 表示 ／ 非表示 】

論文 【 表示 ／ 非表示 】

• Density functional tight binding parametrization of CoSn toward high-throughput transport simulation

  Tanaka T.

  Materials Letters （Elsevier BV）  413   140498 - 140498 2026年06月

  筆頭著者, 最終著者, 責任著者, 査読有り,  ISSN  0167577X

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  In this study, density functional tight binding (DFTB) parameter for CoSn were developed toward high-throughput atomistic transport simulation. The developed DFTB parameters based on Bayesian optimization reproduced band structure of hcp Co, α-Sn, β-Sn and CoSn. To validate capability of transport simulation with the developed DFTB parameters, anisotropic bulk resistivity of CoSn was simulated by DFTB based non equilibrium Green's function simulation with frozen phonon approach. Calculated resistivity along a-axis ρ<inf>a</inf> = 40.0 μΩ∙cm and c-axis ρ<inf>c</inf> = 3.2 μΩ∙cm successfully reproduced experimentally reported values.

  • Access to Document (DOI)

• Flow-Adaptive Gas Sensing Enabled Using a Uniform Au Nanosheet Sensor Array and a Neural Network Inference

  Kato T., Tanaka T., Hamanaka Y., Toyoshima R., Uchida K.

  Advanced Materials Technologies （Wiley）  2026年

  査読有り,  ISSN  2365-709X

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  Gas sensor responses are considerably affected by gas flow rates, thereby inhibiting the accurate detection of target gas concentrations in variable-flow applications such as breath analyzers. To address this challenge, a flow-adaptive sensing system using a spatially distributed array of uniform Au nanosheet sensors was developed. The array layout was designed via computational fluid dynamics (CFD) simulations to generate spatiotemporal signal patterns from the array output upon gas exposure. These patterns were used to train a deep neural network, which accurately estimated gas flow rates and (Formula presented.) concentrations under various conditions. This system does not require active flow control during operation. The proposed approach employs sensor array design, CFD-guided layout, and artificial-intelligence-based inference to overcome the fundamental limitations of gas sensing. The sensing system can operate reliably under various flow conditions, highlighting the conceptual potential of the array-based sensing method for use in portable and pumpless gas-sensing platforms.

  • Access to Document (DOI)

• Fabrication of Highly Sensitive Graphene Electric Field Sensor by Fowler–Nordheim Injection in SiO2

  Tsutsumi S., Ikuta T., Tanaka T.

  IEEE Sensors Letters （Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)）  10 （ 3 ）  2026年

  最終著者, 責任著者, 査読有り

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  Electric field sensing can be used for the early prediction of lightning. In this study, we have suggested the method of sensitivity enhancement of graphene electric field sensor by Fowler–Nordheim (FN) injection into SiO<inf>2</inf> under the graphene. The electric field sensing mechanism relies on the transfer of electrons between graphene and the interface trap states at the SiO<inf>2</inf>/graphene interface. The charge transfer alters carrier concentration in the graphene channel, which is reflected as a change in the drain current. The FN injection increases the interface trap states. Although time constant of charge transfer between graphene and the interface trap states was slightly degraded, lower limit of detection and sensor response were improved by the FN injection; the sensor response at 1 kV/m after 30 s of FN injection was 1230% of that before FN injection. The experimental result indicates the proposed method by FN injection is widely applicable for sensitivity improvement of electric field sensor composed of 2-D materials.

  • Access to Document (DOI)

• Numerical studies of size effects on resistivity in an oxidized CuAl ₂ film

  Takahisa Tanaka

  Applied Physics Express （IOP Publishing）  2025年10月

  筆頭著者, 最終著者, 責任著者, 査読有り,  ISSN  1882-0778

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  Abstract
  
  By atomistic simulations, we investigated effects of oxidation on resistivity of CuAl ₂ , which is expected to be a new interconnect material. Cu/Al/O reactive force field was developed for molecular dynamics (MD) simulations of CuAl ₂ oxidation. From atomic positions of oxidized CuAl ₂ films derived from MD simulations, resistivity was calculated by quantum transport simulations. Calculated resistivity was well reproduced by Fuchs-Sondheimer model with mean free path of 21 nm and surface specularity parameter of 0. Derived mean free path and surface specularity parameter realize precise modeling of interconnect resistivity composed of CuAl ₂ .

  • Access to Document (DOI)

• Low Resistive Ru Thin Film on Dielectrics without Adhesive Liner for Sub-2nm Interconnects

  Hayashi R., Ogawa M., Oshio S., Adachi K., Tanaka T., Tada M.

  2025 IEEE International Interconnect Technology Conference Iitc 2025 2025年

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  A low-pressure deposited, low-resistivity Ru thin film enables interconnects without adhesive liners for sub-2nm nodes and beyond. The newly developed low-pressure Ru deposition offers (1) a larger grain size of 14 nm, (2) smaller surface roughness of Ra = 0.16 nm, and the highest film density of 12.1 g/cm³, resulting in a record-low resistivity of 22.45 μΩcm at a thickness of 20 nm in the as-deposited state, without any additional thermal annealing. The 10 nm Ru thin film exhibits sufficiently high adhesive strength on SiO<inf>2</inf> without the need for adhesive liners. The effective resistance, including liner resistance, is reduced by 15.9% compared to that with a Ta adhesive liner. The Ru thin film without the liner is a strong candidate for future advanced technology nodes.

  • Access to Document (DOI)

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KOARA（リポジトリ）収録論文等 【 表示 ／ 非表示 】

KOARA（リポジトリ）収録論文等 【 表示 ／ 非表示 】

• 電界によるガス応答変調を利用した超低消費電力ガスセンサの実現

  田中, 貴久

  学事振興資金研究成果実績報告書 （慶應義塾大学）  2023年

• 移動度スペクトル解析法を用いた歪シリコン及び歪ゲルマニウム中のキャリア散乱機構の解明(本文)

  田中, 貴久

  （慶應義塾大学大学院理工学研究科）  2014年

• 移動度スペクトル解析法を用いた歪シリコン及び歪ゲルマニウム中のキャリア散乱機構の解明(要旨)

  田中, 貴久

  （慶應義塾大学大学院理工学研究科）  2014年

• 移動度スペクトル解析法を用いた歪シリコン及び歪ゲルマニウム中のキャリア散乱機構の解明(審査報告)

  田中, 貴久

  （慶應義塾大学大学院理工学研究科）  2014年

研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

• Experimental Investigation of Interface Defect Properties in PtOx/ZnO Schottky Diodes by Deep Level Transient Spectroscopy

  M. Matsumura, T. Tanaka, K. Uchida

  34th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC), 

  2021年10月

• Enhanced electron phonon scattering in Si nanowires covered by oxide

  T. Tanaka, K. Uchida

  240th ECS Meeting, 

  2021年10月

• Selective Recognition of Acetone in Air Against Hydrogen By Impedance Measurement of Two-Terminal Electrochemical Sensors Based on Ionic Liquids

  Y. Hamanaka, T. Tanaka, K. Uchida

  240th ECS Meeting, 

  2021年10月

• A Wide Range and High Accuracy Sensor Interface with Switching Regulator for Coin-Cell Powered Tiny Wirelesss Sensor Node

  K. Tatehora, Y. Shiiki, S. Nakagawa, T. Tanaka, K. Uchida, H. Ishikuro

  IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), 

  2020年10月

• Experimental Evidence for Temperature Dependence of Adsorbate-induced Scattering in Metal Nanosheets and Its Implication to Gas Sensing Applications

  Taro Kato, Takahisa Tanaka, Takeaki Yajima, Ken Uchida

  2020 International Conference on Solid State Devices and Materials, 

  2020年09月

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競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

• イオン液体のインピーダンスによる高選択的マルチガスセンシング

  2024年04月

  -

  2027年03月

  田中 貴久, 基盤研究(C), 補助金,  研究代表者

• 半導体表面/界面における特異な電子フォノン散乱の起源の解明

  2019年04月

  -

  2023年03月

  日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 田中 貴久, 若手研究, 未設定

  　研究概要を見る

  本年度は主に、1)シリコンナノ構造界面におけるフォノン散乱の変調と2)金属系材料の抵抗率計算で進展があった。
  1)シリコンナノ構造界面におけるフォノン散乱の変調については、昨年度まで実施していた分子動力学計算・強結合近似計算・量子輸送計算を連携した手法を用いて移動度の温度依存性を計算した。その結果、酸化膜で被覆されたシリコンナノワイヤ中の電子移動度の方が、水素終端シリコンナノワイヤ中の電子移動度よりも強い温度依存性を持つことを明らかにした。これは、昨年度までで判明した酸化膜被覆シリコンナノワイヤにおける電子移動度の劣化が、界面ラフネス由来ではなくフォノン散乱の変調であることを示唆している。一方で、ゲルマニウムナノワイヤに対して同様の計算を実施した場合は、酸化膜の有無は顕著な移動度変化を発生させなかった。これはシリコンとゲルマニウムの機械的特性の違いに起因していると予想されるため、今後検証を行う。
  2)金属系材料の抵抗率計算では、本研究で開発した手法が別種の材料系でも適用可能かを検討した。白金ナノシートでは、表面に吸着した水素と酸素の量に依存して電気抵抗が変化するため、水素ガスセンサとして用いられる。しかし、フォノン散乱と吸着ガスによる散乱が共存する系を定量的に解析することは困難であった。本研究では、反応力場に基づく分子動力学計算・密度半関数計算・量子輸送計算を連携することで、半導体ナノ構造と同様にキャリア散乱を取り扱うことに成功した。

• 次世代トランジスタに向けた酸化膜近傍におけるキャリア散乱モデルの確立

  2014年04月

  -

  2016年03月

  日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 田中 貴久, 特別研究員奨励費, 未設定

  　研究概要を見る

  本研究は，酸化膜近傍におけるキャリア散乱機構のモデリングを行うことを目的としている．最終年度となる本年度は，酸化膜近傍におけるフォノン散乱の変形ポテンシャルのモデリングと，クーロン散乱に影響する酸化膜近傍でのイオン化エネルギーの上昇のモデリングを行った．
  まず，フォノン散乱の変形ポテンシャルのモデリングでは，薄膜Silicon-On-Insulator(SOI)トランジスタ中の移動度の温度依存性を測定した．実験的な移動度の温度依存性に対して計算値を比較することにより，酸化膜近傍の変形ポテンシャル上昇を考慮することが，正確な移動度の温度依存性の再現に必要であることを明らかにした．さらに，変形ポテンシャル上昇を考慮したモデルで，薄膜SOIトランジスタに加えてバルクSiトランジスタとジャンクションレス厚膜SOIトランジスタの移動度も統一的に説明できることを明らかにした．
  また，クーロン散乱に影響する酸化膜近傍のイオン化エネルギー上昇のモデリングでは，薄膜SOIトランジスタ中のイオン化エネルギーをキャリア濃度の温度依存性から実験的に求めた．得られたイオン化エネルギーを計算値と比較することで，任意の不純物濃度における，酸化膜近傍でのイオン化エネルギーを記述するモデルの構築に成功した．このモデルにより，高不純物濃度における酸化膜近傍のイオン化率を評価できるようになったため，クーロン散乱に寄与するイオン化不純物の量をより正確に見積もれると期待される．

担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

• エレクトロニクス・デバイス

  2026年度

• 総合デザイン工学修士研究１

  2026年度

• エレクトロニクス基礎

  2026年度

• 集積ナノエレクトロニクス

  2026年度

• 総合デザイン工学特別研究第１

  2026年度

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委員歴 【 表示 ／ 非表示 】

委員歴 【 表示 ／ 非表示 】

• 2019年

  -

  継続中

  Program Committee Members, International Microprocesses and Nanotechnology Conference