1989 Fiscal Year Annual Research Report
横超格子内でのホットエレクトロンを用いて超高速電子波デバイスの基礎研究
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01420025
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
古屋 一仁 東京工業大学, 工学部, 教授 (40092572)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮本 恭幸 東京工業大学, 工学部, 助手 (40209953)
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| Keywords | 電子波 / ホットエレクトロン / 横超格子 / 電子波回析 / 有機金属気相成長法 / 電子ビ-ム露光 / OMVPE選択成長 / OMVPE埋め込み成長 |
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| Research Abstract |
ホットエレクトロンの波動現象について横超格子構造に焦点を絞って理論的・実験的に研究を行い以下の成果を得た。
1.理論面から電子波デバイスの実現条件および性能を解明した。まず電子波の位相に影響を与える散乱現象を研究し、(1)弾性散乱は不純物濃度10^<15>cm^<-3>以下かつ波長200Å以下のホットエレクトロンの条件で十分低い確率に抑えることができる。さらに横超格子構造は周期的信号をランダムな散乱によるノイズから取り出すのに有利な構成であり、電子波デバイスに有望であることを明らかにした。また、(2)波長幅を広げる縦光学フォノン自然放出は伝搬時間を0.1ps以下にすることで制御可能なことを明らかにした。次に(3)熱エネルギ-による電子波伝搬方向広がりの影響を考慮して解析し、回析現象によるホットエレクトロンの伝導制御は77Kまで可能であることを明らかにした。そして、(4)電子波回析デバイスの論理動作を解明し、電子波のコヒ-レンスを保持して電流密度を増大させ、回路駆動能力を増大することができることを明らかにした。
2.実験面では、(1)有機金属気相成長(OMVPE)法の条件把握により良好なヘテロ成長界面を達成し、伝導帯不連続に基づく電子波反射現象観測を達成し、(2)電子ビ-ム露光法の条件把握により、40nm周期パタ-ン描画を達成した。これを損傷導入なしに結晶に転写するために、(3)ウエットケミカルエッチングで世界最小周期のピッチ50nmを、(4)OMVPE選択成長法でも周期70nmの周期構造形を達成した。そして(5)OMVPE埋め込み成長により、周期70nm深さ40nmの周期構造を形状を保持した埋め込みに成功した。
以上のように初年度は横超格子による電子波回析現象観測の条件を理論的に明かにし、かつ半導体中に極微細周期構造を埋め込む技術を開発した。次年度はこれらを基に実験を進め、同時に電子波デバイスの探求を進める。
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[Publications] M.Aoki: "1.5mum GaInAsP/InP Distributed Reflector(DR)Laser with High-Low Reflection Grating Structure" Electron.Lett.25. 1650-1651 (1989)
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[Publications] M.Cao: "Lasing action in GaInAs/GalnAsP quantum-wire structure" Trans.IEICE of Japan. E73. 63-70 (1990)
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[Publications] K.Furuya: "Possibility of high speed device on electron wave principle" J.Cryst.Growth. 98. 234-242 (1989)
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[Publications] 宮本恭幸: "化学エッチング" 応用物理. 58. 1383-1384 (1989)
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[Publications] 古屋一仁: "電子波デバイス" 電子情報通信学会誌. 72. 994-996 (1989)
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[Publications] K.Furuya: "Theoretical characteristics of electron diffraction transistor" Trans.IEICE of Japan. E72. 307-309 (1989)
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[Publications] K.Uesaka: "High efficiency hot electron transport in GaInAs/InP hot electron transistor grown by OMVPE" Electron.Lett.25. 704-705 (1989)
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[Publications] T.Kikukawa: "Switching operation in OMVPE grown GaInAs/InP MQW intersectional optical switch structures" IEEE Photonics Technology Letters. 1. 126-128 (1989)
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[Publications] E.Inamura: "Wet chemical etching for ultra fine periodic structures;rectangular InP corrugations of 70nm pitch and 100nm depth" Jpn.J.Appl.Phys.28. 2193-2196 (1989)
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[Publications] K.Kurshima: "Theoretical study of electron wave diffraction caused by transverse potential grating-effect of incident angle" IEEE J.Quantum Electron.25. 2350-2356 (1989)
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[Publications] Y.Miyamoto: "Observation of quantum coherence properties of hot electron" IEEE Trans.Electron Devices. 36. 2620 (1989)
