2018 Fiscal Year Annual Research Report
Resonant tunneling diodes based on non-crystalline oxide semiconductors for micro/millimeter wave electronics
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16K14252
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
前澤 宏一 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 教授 (90301217)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 共鳴トンネル素子 / 酸化物半導体 / 有効質量 / 逐次トンネル / マイクロ波集積回路 / 溶液プロセス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、移動度の小さい非晶質酸化物半導体を用いて高性能な共鳴トンネル素子(RTD) を作製し、マイクロ波/ミリ波エレクトロニクスの基礎を作ることにある。非晶質酸化物半導体は、散乱頻度が高いため、移動度が小さく、高周波トランジスタを作るのは難しい。しかし、有効質量は比較的小さく、量子効果の発現は可能である。特にRTDは、散乱頻度が高くても、逐次トンネルの効果により十分に高性能な素子が作製可能と考えられる。その動作速度は、移動度ではなく、有効質量、及び、それに依存する電流密度で決まるため、高周波動作も可能である。本研究では、非晶質酸化物半導体によるRTDを実現し、その高周波回路への適用性を実証する。
本年は、昨年に引き続き、RTDの基盤となるバリア層の評価を行うためのnin型ダイオードの試作を行った。まず、昨年度に問題となっていた、下部電極の平坦性を解決するとともに、エッチング条件を改善し、良好なダイオード構造の作製を可能とした。このプロセスを用いて、Ga2O3、及び、HMDS（ヘキサメチルジシラザン）をバリア層としたninダイオードを作製した。Ga2O3は半導体層として用いたIn2O3と同様な酸化物半導体であるが、バンドギャップが大きく、バリア層としての働きが期待できる。また、HMDSは自己組織化単分子膜を形成する有機物質であり、バリア層として用いることができれば、薄く、均一な構造が形成できる可能性がある。作製したninダイオードの電流-電圧特性を測定し、バリア層をトンネルする電流からなると考えられる非線形な特性を得た。特に原点付近の抵抗率はバリアのないダイオードに比較して明らかに増大しており、両者ともバリア層として機能することを確認できた。現在、RTD特性の確認を目指し、これを二重バリア層に拡張する方向で実験を進めている。
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