2021 Fiscal Year Research-status Report
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19K03692
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| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
鈴木 恭一 福岡工業大学, 工学部, 准教授 (20393770)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 遠赤外 / 半導体ヘテロ構造 / ゲート生成p-n接合 / トポロジカル絶縁体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Type-IIヘテロ接合であるInAs/GaSbヘテロ接合をAl(Ga)Sb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/(In)GaSb/AlGaSb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。
今期は、昨年度末に本学に導入されたマスクレス露光機の条件最適化を行いながら、試料作製を行った。その結果、ほぼ設計通りの半導体プロセスが可能となった。NTTで成膜したAl2O3ゲート絶縁膜の特性も良好で、ゲート生成p-n接合が実現できた。低温1.4 Kにおける電気伝導測定の結果から、今回用いた試料はトポロジカル絶縁体となっており、そのバンドギャップは27 meVと求まった。これは波長46 μmの遠赤外光に対応する。
p-n接合を通して電圧を変化させた時の電流の測定結果から、現在のゲート電圧印加方法では、小さいバンドギャップゆえにp-n接合の電位障壁がバンドギャップよりも大きくなり、ツェナートンネリングが起こるため、発光に至らないことがわかった。現在、p側、n側に印加するゲート電圧を電気的に分離し、バンドギャップよりも小さい電位障壁を保ったままp-n接合に電圧を印加できる装置を作製中である。
バンドプロファイルの計算や電流-電圧特性のシミュレーションも行う予定で、その予備段階として、InAs p-n接合断面のバンドプロファイル計算を行い、STMによる実測値と比較した結果を応用物理学会学術講演会およびJJAPに投稿・発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
半導体プロセスに使用する、新規に導入したマスクレス露光装置の条件出しに時間を費やした。コロナウィルスの感染拡大のため、半導体プロセスを行うための外部機関の利用制限や、大学院生の登校制限があり、研究が進まなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
遅れながらも当初の計画通り進める。
作製した装置を使い整流特性の確認を行い、量子ホール遠赤外ディテクタを用い発光を確認するとともに、赤外LEDを用いた光伝導の観測も行っていく。その後FTIRを用いたスペクトル測定を目指す。
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| Causes of Carryover |
低温測定を行っているクライオスタットのメンテナンス時期(20000時間ごと)が近づいていたため、そのメンテナンス費用に科研費を充てようと考え、支出を極力控えた。3月末時点で700時間残っていたので、研究の遅れも考慮し、科研費の期間を延長するとともにメンテナンスを次年度に持ち越した。次年度にクライオスタットのメンテナンス費用として大学からの研究費と合算して使用予定。
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