1991 Fiscal Year Annual Research Report
金属・絶縁体単結晶極薄膜超高速電子デバイスの基礎研究
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03452179
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
浅田 雅洋 東京工業大学, 工学部, 助教授 (30167887)
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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 | 金属・絶縁体極薄膜ヘテロ構造 / 弗化カルシウム / コバルトシリサイド / Si基板上結晶成長 / イオンビ-ムエピタキシ- / 超高速三端子電子デバイス / 電子波デバイス / ホットエレクトロントランジスタ |
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| Research Abstract |
本研究は、金属・絶縁体を用いた超高速素子を実現するための基礎研究として、金属・絶縁体単結晶極薄膜の形成技術を確立し、原子層オ-ダ-の金属単結晶極薄膜および金属・絶縁体超格子の物性に関する理論的・実験的な学問的基盤を確立するとともに、この極薄膜多重構造を用いた電子素子を形成し、その増幅特性や応答速度等の基礎特性を明らかにすることを目的として行っており、本年度は以下に述べる成果を得た。
(111)Si基板上に、イオンビ-ムエピタキシ-法によるCaF_2極薄膜の低温成長と、Siのエピタキシャル成長とそれにつづくCoの室温固相成長によるCoSi2極薄膜形成により、CoSi2/CaF2極薄膜多重ヘテロ構造を実現することに成功した。この方法により得られた、CaF2で挟まれたCoSi2極薄膜の抵抗率を測定したところ、バルクの7倍程度(70μΩcm)と結晶性に改善の余地があることが示唆されたため、結晶成長後に860℃の熱処理を行ったところ、抵抗率が30μΩcm程度まで低減し、熱処理が結晶性改善にきわめて有効であることが明らかになった。
これらの方法を用いて、3種障壁と2重井戸構造からなるCoSi2/CaF2共鳴トンネルダイオ-ドを試作し、77Kの温度において金属・絶縁体では始めての電子共鳴による負性抵抗特性を実現した。さらに、ホットエレクトロントランジスタを試作し、77Kの温度において、やはり金属・絶縁体では始めての3端子増幅動作を実現した。
共鳴トンネルによる電子放出部と電子波干渉の制御部からなる、金属・絶縁体量子干渉型3端子素子を提案し、この素子が超高速応答可能であることを理論的に示した。
これらの成果により、金属・絶縁体極薄膜ヘテロ構造の物性に関する学問的基礎の確立と超高速素子の実現に必要な基礎的知見が得られた。
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[Publications] T.Sakaguchi,et.al: "Proposal and Analysis of QuantumーInterference HighーSpeed Electron Device Using MetalーInsulator Heterostructure" Trans.IEICE of Japan. E74. 3326-3333 (1991)
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[Publications] M.Watanabe,et.al: "Epitaxial Growth of Metal(Cosi_2)/Insulator(CaF_2)NanometerーThick Layered Structures on Si(111)" Japanese Journal of Applied Physics. 31. L116-L118 (1992)
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[Publications] M.Watanabe,et.al: "Epitaxial Growth and Electric Conductance of Metal(CoSi_2)/Insulator(CaF_2)NanometerーThick Layered Structures on Si(111)" Journal of Electronic Materials.
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[Publications] M.Watanabe,et.al: "Negative Differential Resistance of Metal(CoSi_2)/Insulator(CaF_2)TripleーBarrier Resonant Tunneling Diode" Applied Physics Letters.
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[Publications] M.Watanabe,et.al: "Epitaxial Growth of CoSi_2/CaF_2 Heterostructures on Si(111)by IonizedーClusterーBeam Technique" Electronic Materials Conference,Boulder,Colorado,USA. H-1 (1991)
