Study on the growth of InAsSb channel quantum well structures for terahertz transistors

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04158
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: ENDOH Akira 東京理科大学, 先進工学部電子システム工学科, 客員教授 (60417110)
• 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)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: テラヘルツ帯 / InAsSb / 量子井戸構造 / 分子線エピタキシー法 / 電子移動度 / 電子密度 / モンテカルロ計算 / バンド構造計算

Outline of Final Research Achievements

AlInSb/InAsSb quantum well structures have high electron density and channel electrons have light effective mass. We carried out low-electric-field Monte Carlo simulations to estimate the possibility of electron mobility and electron density. Furthermore, we found from first-principles calculations that the characteristic large negative curvature of the band gap in InAsSb occurs at energies between Γ-L and Γ-X. We also established a method to control the mixed crystal composition of group V elements to grow InAsSb thin films. We grew InAsSb on low-temperature InSb, AlSb, and Al0.4In0.6Sb buffer layers by changing the growth temperature and As content. The highest electron mobility in InAsSb at present is approximately 15,000 cm2/Vs.

Free Research Field

ナノ電子・光半導体材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

未開拓周波数帯域であるテラヘルツ帯（0.1～10 THz）は、高速大容量無線通信、センシング、非破壊検査、分光分析等の多方面に渡る応用が期待されている。テラヘルツ帯で動作可能なトランジスタの一つに、高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor: HEMT）がある。HEMTに用いる半導体量子井戸構造として、チャネル層にInAsSb、バリア層にAlInSbを用いると、最高速のトランジスタとなる可能性がある。今回の成果は、AlInSb/InAsSb量子井戸構造による最高速トランジスタの可能性を示し、テラヘルツ帯応用における最も基本的なデータとなる。