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極低消費電力デバイスを目指したSb系トンネルトランジスタの開発

Research Project

Project/Area Number 17J08214
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

後藤 高寛  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsトンネルトランジスタ / 化合物半導体 / MOS構造
Outline of Annual Research Achievements

極低消費電力ロジックLSI用のデバイスとして期待されているGaAsSb/InGaAsヘテロ構造トンネルFETの素子実証および、その電気特性を決めている物理機構を明らかにするため2次元TCADシミュレーションを行った。MOMBE法でInP基板上にp-GaAsSb/i-InGaAs層を成長させたヘテロエピウエハを評価し、貫通転位のない非常に平坦な膜を成長できていることを確認した。このエピウエハを用いてAl2O3ゲート絶縁膜を用いた縦型TFETを作製し、その素子動作を実証した。ID-VD特性に負性微分容量(NDR)が確認出来たことから、駆動電流はトンネル電流が支配的であることが分かった。GaAsSb/InGaAs TFETの電気特性向上のため、ソース不純物濃度、不純物の空間分布、組成の空間分布などの物理分析を行った。その結果、組成のヘテロ接合近傍での変化幅は10 nm未満であり、不純物の急峻性も11 nm/decと気相成長中の不純物としては非常に急峻であることが分かった。さらに、2次元TCADシミュレーションを駆使して、これら構造パラメータ、p-GaAsSb中にドープされたBeの濃度、および、その濃度変化の急峻性、GaAsSb/InGaAs界面の組成の急峻性がTFETの電気特性に与える影響を明らかにし、実測の分析結果によって電気特性を定量的に説明することに成功した。さらに、組成と不純物の空間分布では、不純物の空間分布の方がより支配的であること、60 mV/decを実現するためにはEOTのさらなる低減、不純物濃度の増加、ソース不純物プロファイルの急峻性の向上であることを明らかにし、TFETの電気特性向上のための指針を明確化した。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2018 2017

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] MOS Interface Defect Control in Ge/IIIV Gate Stacks2018

    • Author(s)
      S. Takagi, M. Ke, C. Y. Chang, C. Yokoyama, M. Yokoyama, T. Gotow, K. Nishi, and M. Takenaka
    • Journal Title

      ECS Transactions

      Volume: 80 (1) Issue: 1 Pages: 109-118

    • DOI

      10.1149/08001.0109ecst

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of impurity and composition profiles on electrical characteristics of GaAsSb/InGaAs hetero-junction vertical tunnel field effect transistors2017

    • Author(s)
      Gotow Takahiro、Mitsuhara Manabu、Hoshi Takuya、Sugiyama Hiroki、Takenaka Mitsuru、Takagi Shinichi
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 122 Issue: 17 Pages: 174503-174503

    • DOI

      10.1063/1.4993823

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] (Invited) Low Power Tunneling FET Technologies Using Ge/III-V Materials2017

    • Author(s)
      Takagi Shinichi、Ahn Dae-Hwan、Noguchi Munetaka、Yoon Sanghee、Gotow Takahiro、Nishi Koichi、Kim Minsoo、Bae Tae-Eon、Katoh Takumi、Matsumura Ryo、Takaguchi Ryotaro、Takenaka Mitsuru
    • Journal Title

      ECS Transactions

      Volume: 80 Issue: 4 Pages: 115-124

    • DOI

      10.1149/08004.0115ecst

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Surface cleaning and pure nitridation of GaSb by in-situ plasma processing2017

    • Author(s)
      Gotow Takahiro、Fujikawa Sachie、Fujishiro Hiroki I.、Ogura Mutsuo、Chang Wen Hsin、Yasuda Tetsuji、Maeda Tatsuro
    • Journal Title

      AIP advances

      Volume: 7 Issue: 10 Pages: 105117-105117

    • DOI

      10.1063/1.5002173

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] III-V based low power CMOS devices on Si platform2017

    • Author(s)
      S. Takagi, D.-H. Ahn, T. Gotow, M. Noguchi, K. Nishi, S.-H. Kim, M. Yokoyama, C.-Y. Chang, S.-H. Yoon, C. Yokoyama and M. Takenaka
    • Organizer
      IEEE International Conference on Integrated Circuit Design & Technology (ICICDT)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] (invited) Low Power Tunneling FET Technologies Using Ge/III-V Materials2017

    • Author(s)
      S. Takagi, D.-H. Ahn, M. Noguchi, S.-H. Yoon, T. Gotow, K. Nishi, M. Kim, T.-E. Bae, T. Katoh, R. Matsumura, R. Takaguchi, and M. Takenaka
    • Organizer
      232nd Electrochemical Society (ECS) Meeting, G03: Semiconductor Process Integration 10
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] (invited) MOS Interface Defect Control in Ge/IIIV Gate Stacks2017

    • Author(s)
      S. Takagi, M. Ke, C.-Y. Chang, C. Yokoyama, M. Yokoyama, T. Gotow, K. Nishi, and M. Takenaka
    • Organizer
      232nd Electrochemical Society (ECS) Meeting, D01: Semiconductors, Dielectrics and Metals for Nanoelectronics 15
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] III-V/Ge-based Tunneling MOSFET2017

    • Author(s)
      S. Takagi, D.-H. Ahn, T. Gotow, K. Nishi, T.-E. Bae, T. Katoh, R. Matsumura, R. Takaguchi, K. Kato and M. Takenaka
    • Organizer
      5th Berkeley Symposium on Energy Efficient Electronic Systems & Steep Transistors Workshop
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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