2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Ultra-high Performance InGaSb Channel THz Transistors
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20H02211
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
藤代 博記 東京理科大学, 先進工学部電子システム工学科, 教授 (60339132)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遠藤 聡 東京理科大学, 先進工学部電子システム工学科, 教授 (60417110)
渡邊 一世 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室, 主任研究員 (20450687)
町田 龍人 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室, 研究員 (50806560)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | InGaSb / テラヘルツ領域 / 極限性能トランジスタ / ナローギャップ半導体 / 歪みバンドエンジニアリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
テラヘルツ領域で動作する極限性能トランジスタの開発は様々なテラヘルツ応用技術への道を拓く喫緊の課題である。本研究は、現実的なラフネス散乱と寄生インピーダンスの下で最も遮断周波数が高く、雑音指数が低くなるチャネル構造は何かという「問い」に対し、InGaSbチャネルの導入と歪みバンドエンジニアリングにより、電子有効質量の観点からチャネル構造を最適化設計し、デバイス試作をして特性を実証する。従来の性能を凌駕するテラヘルツ領域極限性能トランジスタの開発を目的とするが、Sb系半導体に限らず全てのナローギャップ半導体においてエネルギーバンド構造が高速性、低雑音性、低電圧性等に及ぼす影響を包括的に解明することがその根本にある更なる「問い」であり、これによりワイドギャップ半導体とは異なるナローギャップ半導体の新たな学術分野を開拓する。
令和2年度は新型コロナ感染症拡大の影響によりエピ成長およびデバイスプロセスの遅延があったが、前半は量子補正モンテカルロ(QC-MC)シミュレータによるデバイス構造設計・特性解析に集中し、後半は転位低減により電子輸送特性の向上を図るためのAlSb/GaSbバッファ層成長技術の開発とチャネルスケーリングを施したエピウエハを用いたInGaSb HEMTの試作を行なった。その結果、fT=301 GHzの特性を得た。さらにシミュレーションとデバイス特性評価の両面から遅延時間の解析を行い、fTの向上には更なる寄生インピーダンスの低減が必要であることを明らかにした。
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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
令和2年度は新型コロナ感染症拡大の影響によりエピ成長およびデバイスプロセスの遅延があったが、前半は量子補正モンテカルロ(QC-MC)シミュレータによるデバイス構造設計・特性解析に集中し、後半は転位低減により電子輸送特性の向上を図るためのAlSb/GaSbバッファ層成長技術の開発とチャネルスケーリングを施したエピウエハを用いたInGaSb HEMTの試作を行なった。その結果、fT=301 GHzの特性を得た。さらにシミュレーションとデバイス特性評価の両面から遅延時間解析を行い、fTの向上には更なる寄生インピーダンスの低減が必要であることを明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度は令和2年度の結果をフィードバックし、SPICEシミュレータとQC-MCシミュレータを統合した寄生インピーダンスを考慮できるシミュレータの開発、AlSb/GaSbバッファ層による転位低減のメカニズムの詳細な解析、寄生インピーダンスを低減するための低選択比エッチャントの開発とこれを用いたInGaSb HEMTの試作を行う。
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