2017 Fiscal Year Research-status Report
Ⅳ族半導体を用いた格子整合ヘテロエピ結晶成長技術の開発と高速量子素子への応用
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16K18076
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
塚本 貴広 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (50640942)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | GeSiSn / RTD / スパッタエピタキシー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、GeSiSnの結晶成長技術を開発し、GeとGeSiSnによる格子定数整合系のⅣ族ヘテロ接合を実現し、Geを量子井戸としGeSiSn層を障壁層とした共鳴トンネルダイオード（RTD）の開発を試みる。これまでに、Geに格子定数整合したGeSiSn薄膜の形成に成功しており、Ge及びGeSiSnを用いた格子定数整合系量子井戸積層構造の形成に成功している。そこで、これまでに開発したGe/GeSiSn量子井戸構造形成技術を用いたRTD素子の試作に取り組んだ。
まず、Geを量子井戸としGeSiSn層を障壁層としたRTD素子の透過型電子顕微鏡（TEM）による構造解析を行った。RTD構造は、Ge/GeSiSn障壁層/Ge量子井戸/GeSiSn障壁層/Ge構造となっており、Ge量子井戸及びGeSiSn障壁層の膜厚はそれぞれおよそ2nmとした。TEM観察により、RTD構造において、均一で急峻な界面をもつ量子井戸が形成していることを確認した。Ge/GeSiSnヘテロ接合において、数ナノメートルの量子構造形成が可能であることを明らかにした。
次に、エッチングなどの素子化プロセスの検討を行い、RTD素子の試作に取り組んだ。また、良好なオーミック電極形成に向けた電極材料の選定も行った。結果として、RTD素子の特長である微分負性抵抗の取得に成功した。RTD特性における量子井戸幅依存性も取得しており、量子効果の発現を確認している。本研究成果より、格子定数整合系のⅣ族量子井戸積層デバイスの動作実証に成功し、格子定数整合系Ⅳ族ヘテロデバイスという新しい分野の開拓が期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成２９年度に計画していたRTD素子の試作には成功している。Si基板上における特性取得が課題である。
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| Strategy for Future Research Activity |
Ge基板上におけるRTD素子特性の取得には成功しているが、Si基板上での特性取得には至っていない。今後は、Si基板上におけるRTD素子特性の取得に取り組む。
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| Causes of Carryover |
年度末における所属変更に伴い、装置の移設を行う必要が生じたため、研究計画が遂行できない時期が発生した。翌年度においては、Si基板上へのRTD素子形成に向けた実験設備の整備を行う。
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