2007 Fiscal Year Annual Research Report
高密度正孔ガスを利用したダイヤモンド高出力ミリ波トランジスタ
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19106006
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
川原田 洋 Waseda University, 理工学術院, 教授 (90161380)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梁 正勲 早稲田大学, 付置研究所, 助手 (80409680)
岩崎 孝之 早稲田大学, 理工学術院, 助手 (80454031)
立木 実 (独)物質材料研究機構, 主任研究員 (50318838)
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| Keywords | 電子デバイス・集積回路 / 薄膜・量子構造 / マイクロ波・ミリ波 / 表面・界面 / 半導体 / 微細プロセス技術 |
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| Research Abstract |
本年度はアンドープ水素終端ダイヤモンド表面の2次元正孔ガス層の形成機構と高濃度ボロンドープ層の高密度正孔による超伝導機構を調査した。
ダイヤモンドでは従来、Siと同様に(001)基板でデバイス形成するが、他の面方位での高密度正孔ガス層の伝導性とデバイス特性を初めて総合的に調査した。(110)、(111)基板では、(001)基板の約1/2のシート抵抗5kohm/sqが得られた。この理由は、(110)、(111)基板で移動度が(001)基板より20%程度向上し、同時に(110)、(111)基板では平均シートキャリア密度が2.5×10^13[/cm^2]と、(001基板(1.5×10^13[/cm^2])と比べ1.4倍上昇したことにある。キャリア密度増加は、(110)および(111)面の水素-炭素双極子密度が(001)面よりも1.5倍高く、その分多くのキャリア(正孔)が誘起する。さらに、(110)面上に形成した電界効果トランジスタ(FET)の遮断周波数は45GHzとダイヤモンドでは最高値で、(001)面のそれは30GHzと1.5倍の差があり、両者の正孔密度の差がFET特性に反映される。これらを電子デバイスの最高権威の学会IEDM 2007で発表し、多くの半導体デバイス研究者から注目され、ダイヤモンド高周波FETの将来性を世界にアピール出来た。
高密度の正孔は高濃度ボロンドープダイヤモンドからも得られ、8K付近で超伝導を発現する。超伝導と半導体性の共存で、クライオトランジスタ等の新素子が期待される。本年度は、価電子帯増評価、フォノンの分散関係、超伝導ギャップ等の基礎物性を調査した。価電子中のフェルミ準位の位置(0.5eVの進入)、「点フォノンの低周波数化(10meV)、0.85meV超伝導ギャップの測定等、超伝導機構解明上重要な基礎データの蓄積が順調に進行している。
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[Presentation] 12008
Author(s)
市川 大, 川原田 洋, 他
Organizer
2008年春季第55回応用物理学会学術講演会
Place of Presentation
日本大学
Year and Date
2008-03-28
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