2021 Fiscal Year Research-status Report
テラヘルツ帯トランジスタのためのInAsSbチャネル量子井戸構造成長に関する研究
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21K04158
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
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)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 量子井戸構造 / InAsSb / バンド計算 / VASP / モンテカルロ計算 / 電子移動度 / 分子線エピタキシー法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、InAsSbをチャネル層に用いた量子井戸構造における電子輸送特性の優位性を探索する目的で、主にシミュレーションを用いた解析を進めた。
まず、密度汎関数法に基づく第一原理バンド構造計算プログラムVASPにより、チャネル層であるInAsSbのバンド構造を計算し、電子の有効質量m*やバンドギャップEgを求めた。バンド計算においては、InAs、InSbに加え、InAs0.25Sb0.75、InAs0.5Sb0.5、InAs0.75Sb0.25という混晶半導体に関しての計算も行った。これら５点のうち、InAs0.5Sb0.5におけるm*、Egが最も小さい値となった。５点のフィッティングより、InAs0.35Sb0.65付近でm*、Egが極小値を示した。これは、以前の報告例と傾向は一致している。但し、m*は今回のVASPを用いた計算の方が軽くなっていることが示された。
次に、モンテカルロ計算により変調ドープInAsSb量子井戸中の電子輸送特性を計算した。今回は以前に報告されているバンド計算の値を用いた。２端子による低電界に関する計算から電子移動度を求めた。電子移動度はInAsSbのInAs組成0-0.5の領域において、現在別途研究を進めているGa0.22In0.78Sbチャネル量子井戸構造の場合よりも高い値を示すことが分かった。そして、InAs0.2Sb0.8において低電界電子移動度は最大値を示した。以上から、InAsSb量子井戸構造においては優れた電子輸送特性を示すことが期待される。
本研究では、分子線エピタキシー法を用いてInAsSb量子井戸構造の作製を行う予定である。Ⅴ族元素の混晶となるInAsSb結晶の作製においてはAsクラッキングセルが必要不可欠であり、Asクラッキングセルの修理、新規取付を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究においては、分子線エピタキシー法を用いてInAsSb量子井戸構造の作製を行う予定である。Ⅴ族元素の混晶であるInAsSb結晶の作製においては、Asクラッキングセルが必要不可欠であり、これが無いと急峻な組成変化を伴う量子井戸構造を作製できない。本年度はAsクラッキングセルの故障のため、InAsSb結晶の作製を行うことが出来なかった。この間、分子線エピタキシー装置に対するAsクラッキングセルの修理、新規取付を進めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
分子線エピタキシー装置におけるAsクラッキングセルの取付、立上げを進める。まず、バルクInAsSb結晶における精密な組成制御と高品質化を目指す。合わせて、量子井戸構造のバリアとして用いるAlInSbとのヘテロ構造を実現し、優れた電子輸送特性を示すInAsSb量子井戸構造の作製を目指す。
シミュレーションに関しては、第一原理バンド構造計算の結果をより精密化し、これを用いたモンテカルロ計算を行う。そして、InAsSb混晶組成と電子移動度の関係、変調ドープ構造にした場合の電子濃度を求める。更には、InAsSbチャネル高電子移動度トランジスタに関するモンテカルロ計算を行い、どの程度の高周波特性が得られるか予測し、今後の実験の方向に関する一助とする。
また、InAsSb結晶の光学的特性に関しても検討し、InAsSb結晶の可能性についても考える。
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| Causes of Carryover |
2021年度使用額において、これだけを単独で使用することが困難な少額の端数96円が生じた。
このような少額なので、次年度に加えて使用することにした。
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