ゲート生成p-n接合による遠赤外LEDの実現

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K03692
• Research Institution: Fukuoka Institute of Technology
• Principal Investigator: 鈴木 恭一 福岡工業大学, 工学部, 准教授 (20393770)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 遠赤外 / 半導体ヘテロ構造 / ゲート生成p-n接合

Outline of Annual Research Achievements

Type-IIヘテロ接合であるInAs/GaSbヘテロ接合をAlSb障壁で挟んだ構造では、InAsおよびGaSbの層厚を変化させることで、バンドギャップをマイナス(broken gap)から1.61 eV (AlSbのバンドギャップ)まで制御できる。本研究では、バンドギャップの小さいInAs/GaSb/Al(Ga)Sbヘテロ構造を用い、一部分にゲート電圧を印加することで膜面方向にp-n接合を形成し、その小さいバンドギャップを利用した遠赤外発光ダイオードの実現を目指している。
このヘテロ構造では試料端面にInAs層が露出するとフェルミレベルピニングのため、端面に伝導チャネルが形成されるという問題がある。この場合、空乏層を介さずに電流が流れてしまうため、ダイオードとして動作しない。この問題を解決するために、端面のない同心円状の電極構造を設計し、電極およびゲート形成プロセスを行った。
しかしながら、半導体プロセスは外部施設を有料で利用しているため、コロナの影響で利用が長期に渡り制限され、条件出しを行う時間が十分確保できなかった。その結果、AuGeを用いた電極形成までは順調に行うことができたが、Auゲートの形成が上手くいかなかった。
年度末に本学にマスクレス露光装置が導入され、ある程度の半導体プロセスが学内で可能となり、上記ゲート形成の問題も解決されつつある。NTTで形成したゲート絶縁膜は40nmと薄いにも関わらず、良好な絶縁特性を示しており、今後は早急に電気伝導測定を行い、発光測定につなげる。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

コロナのため、出勤や学生の登校に制限があり、研究に十分な時間と労力を費やすことができなかった。半導体プロセスを行うための外部機関の利用も、長期に渡り制限された。

Strategy for Future Research Activity

遅れながらも当初の計画通り進める。
3月に学内共同利用設備としてマスクレス露光装置が導入された。これに伴い、半導体プロセスの大部分が学内で可能となるため、研究促進が期待される。
コロナの蔓延により多大な影響を受けており、状況によっては期間延長も考える。

Causes of Carryover

半導体プロセスを九工大マイクロ化センターで行っていたが、コロナのため、長期にわたって利用が制限され、結果として、施設利用料の出費が少なくなり、次年度使用額が生じた。今後、上記施設の利用料に充当するとともに、学内での半導体プロセス作業が増加するので、材料費にも充当する。