金属・絶縁体超格子超高速三端子電子デバイスの基礎研究

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63420035
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 末松 安晴 東京工業大学, 工学部, 教授 (40016316)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浅田 雅洋 東京工業大学, 工学部, 助教授 (30167887) ; 荒井 滋久 東京工業大学, 工学部, 助教授 (30151137) ; 古屋 一仁 東京工業大学, 工学部, 助教授 (40092572)
• Keywords: 電子デバイス / 超高速応答 / 金属 / 絶縁体 / 超格子 / イオン化クラスタービーム結晶成長 / 弗化カルシウム / シリサイド系金属

Research Abstract

本研究は、金属・絶縁体超格子を用いた超高速応答の可能性を有する三端子電子デバイスとして提案されている、共鳴電子トンネル三極素子を実現するための基礎研究として、金属・絶縁体超格子を試作し、その物性に関する学問的基礎を確立すること、およびこの超格子を用いた三端子電子デバイスを試作し、その基礎特性を明らかにすることを目的として行い、本年度は以下に述べる成果を得た。
絶縁体材料として、シリコン結晶基板に格子定数が近い弗化カルシウムを選び、イオン化クラスタビーム結晶成長装置を用いて薄膜結晶成長実験を行った。得られた薄膜の結晶性を高速電子線回折法およびラザフォード後方散乱法により評価し、単結晶で平坦な薄膜を得るために必要な基板温度などの結晶成長条件を確立した。また、イオン化ビームを加速することにより薄膜の絶縁耐圧が向上することを見い出した。
金属材料として、シリコン結晶基板に格子定数の近いシリサイド系金属のうちで抵抗率のもっとも小さいコバルトシリサイドを選び、上記結晶成長装置を用いて絶縁体薄膜上への金属薄膜結晶成長実験を行った。この実験において、薄膜の化学量論的組成比として適正なものを得るためには、ビーム源としてコバルトシリサイド単体ではなく、シリコンとコバルトを独立にすることが必要不可欠であることが明らかになった。また、このうちのシリコンビームの加速により、平坦な薄膜が得られることを明らかにした。以上により得られた金属・絶縁体超格子構造を作製するために必要な知見をもとに、来年度は、金属薄膜の組成比の制御、超格子構造とこれを用いた三端子デバイスを試作していく計画である。
また、金属・絶縁体極薄膜層構造を用いた他の電子デバイスとして、絶縁体の伝導帯中の空間電荷制限電流を利用するデバイスを新たに提案し、これがTHz程度の高速応答の可能性を持つことを理論的に示した。

Research Products

• [Publications] 中村健一: 応用物理学会学術講演会. (1989)
• [Publications] 茶木康行: 電子通信情報学会全国大会. C-91 (1989)
• [Publications] V.Chaki: Trans.IEICE of Japan.
• [Publications] K.Furuya: IEEE Journal of Quantum Electronics. vol.24QE-24. 1652-1658 (1988)
• [Publications] K.Furuya: Journal Vacuum Science and Technology. vol.B-6. 1845-1848 (1988)
• [Publications] K.Furuya: Trans.IEICE of Japan. vol.E-71. 286-288 (1988)