電子波フーリエ変換機能に基づく固体デバイス実現のための基礎研究

• Project/Area Number: 21360166
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Electron device/Electronic equipment
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 古屋 一仁 Tokyo Institute of Technology, 理工学研究科, 教授 (40092572)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥12,610,000 (Direct Cost: ¥9,700,000、Indirect Cost: ¥2,910,000); Fiscal Year 2010: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2009: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
• Keywords: 電子波 / 回折 / ホットエレクトロン / フーリエ変換 / ブラッグ反射 / コヒーレントフォノン

Research Abstract

電子波コヒーレンス解明に向け、電子波発生層/バリスティック伝搬層/波面変調層/コレクタ層構造を走査探針/金薄層/i-InP/i-GaInAs/i-InP/δドープ層/i-InP/n-GaInAsで構成し、走査探針からホットエレクトロンを注入し、コレクタ電流を検出することを目指した。これに必要な金/InPの良好なショットキー特性を硫化アンモニウム処理により達成した(ショットキー障壁(SB)高さ0.64eV)。さらにSBコンタクトを40μm角という微小面積に制限し、金膜厚は5nmと極薄で、さらに金表面がAs-Depo.で清浄に保たれるデバイスプロセスを考案して作製した。これらにより探針を2次元走査し、コレクタ電流の2次元分布を描画し、回折現象を観測し、回折特性から波面広がりを評価してホットエレクトロンコヒーレンスを解明する実験準備を整えた。
モンテカルロならびに量子FDTDにより電子波伝搬シミュレーションを行い、最適構造・測定条件を得、その時に信号がノイズの3倍となり、信号検出が可能なことを理論的に明らかにした。
コヒーレントフォノンとコヒーレントホットエレクトロンの相互作用を理論的に研究した。InPにZnO薄膜を5nm堆積させた構造で膜厚方向に400GHz、1Vを加えた時、有限要素解析より縦波変位振幅は2pm、変形ポテンシャル値と結合波近似理論より、ブラッグ反射による阻止帯幅は8.3meVで室温で観測可能との見通しを得た。ただし400GHzで1V印加は現状の回路技術では厳しい。そこで比較的容易な100GHzでの実験条件を探った。ホットエレクトロンエネルギーを適切に同調し77Kでブラッグ反射現象観測の可能性が明らかになった。実験を具体化できるようにした。

Research Products

• [Journal Article] Monte Carlo Analysis of Base Transit Times of InP/GaInAs Heterojunction Bipolar Transistors with Ultrathin Graded Bases (2010)
  • Author(s): T.Uesawa, M.Yamada, Y.Miyamoto, K.Furuya
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics 49
  • NAID: 40016982521
  • Peer Reviewed
• [Presentation] HBTにおける高電流密度動作時エミッタ充電時間の電流反比例特性からの逸脱 (2010)
  • Author(s): 山田真之、上澤岳史、宮本恭幸、古屋一仁
  • Organizer: 電子情報通信学会 電子デバイス研究会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2010-01-14
• [Presentation] Al_2O_3ゲート絶縁膜を用いたInP/InGaAsコンポジットチャネルMOSFET (2010)
  • Author(s): 金澤, 若林, 齋藤, 寺尾, 田島, 池田、宮本, 古屋
  • Organizer: 電子情報通信学会 電子デバイス研究会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2010-01-14
• [Presentation] Fabrication of InP/InGaAs Undoped Channel MOSFET with Selectively Regrown N^+-InGaAs Source Region (2009)
  • Author(s): T.Kanazawa, H.Saito, K.Wakabayashi, T.Tajima, Y.Miyamoto, K.Furuya
  • Organizer: 2009 Int. Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
  • Place of Presentation: 仙台市
  • Year and Date: 2009-10-07
• [Presentation] HBTの超高速動作時におけるエミッタ充電時間の理論的解析 (2009)
  • Author(s): 山田、上澤、古屋、宮本
  • Organizer: 第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 富山市
  • Year and Date: 2009-09-08
• [Presentation] ヘテロランチャと真性チャネルを有する縦型GaInAs-MISFETの高駆動能力動作 (2009)
  • Author(s): 齋藤、楠崎、松本、宮本、古屋
  • Organizer: 第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 富山市
  • Year and Date: 2009-09-08
• [Presentation] 再成長ソースを有するアンドープチャネルInp/InGaAs MOSFETの電流特性 (2009)
  • Author(s): 若林, 金澤, 齋藤, 田島, 寺尾, 宮本, 古屋
  • Organizer: 第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 富山市
  • Year and Date: 2009-09-08
• [Presentation] MOVPE再成長n^+ソースを有ずるIII-V族高移動度チャネルMOSFET (2009)
  • Author(s): 金澤, 齋藤, 若林, 田島, 宮本, 古屋
  • Organizer: 電気学会 電子・情報・システム部門大会
  • Place of Presentation: 徳島市
  • Year and Date: 2009-09-04
• [Presentation] Monte Carlo Analysis of Base Transit Times of InP/Gaines Heterojunction Bipolar Transistors with Ultrathin Bases (2009)
  • Author(s): T.Uesawa, M.Yamada, Y.Miyamoto, K.Furuya
  • Organizer: Topical Workshop on Heterostructure Materials (TWHM2009)
  • Place of Presentation: 長野市
  • Year and Date: 2009-08-27
• [Presentation] InP/InGaAs-channel MOSFET with MOVPE Selective Regrown Source (2009)
  • Author(s): T.Kanazawa, K.Furuya, Y.Miyamoto, H.Saito, K.Wakayashi, T.Tajima
  • Organizer: IEEE 21th Conference on Indium Phosphide and Related Materials
  • Place of Presentation: Newport Beach California, USA
  • Year and Date: 2009-05-13
• [Presentation] Vertical InGaAs MOSFET With Hetero-Launcher and Undoped Channel (2009)
  • Author(s): H.Saito, Y.Miyamoto, K.Furuya
  • Organizer: IEEE 21th Conference on Indium Phosphide and Related Materials
  • Place of Presentation: Newport Beach California, USA
  • Year and Date: 2009-05-13