| 研究概要 |
近年,デバイスの超高速化や超高集積化に向けてサイズ縮小化により,界面リッチな構造がますます求められてきている。このようなデバイスでは,作製プロセス中に界面近傍に導入される凹凸や欠陥などの原子層オーダの構造不均一性でも,伝導電子が感じるエネルギーポテンシャルの乱れとなり,デバイス特性に大きく影響する。そこで本研究では、半導体ヘテロ接合/超格子構造を有し,界面状態がデバイス特性に敏感に反映する共鳴トンネルダイオードの着目し,原子オーダの界面不均一性が、デバイスのDC/RF特性におよぼす影響を、電子波共鳴を用いて評価し、良好な界面特性実現のために十分な結晶成長・プロセスの最適条件を明らかにすることに着想した。さらに,従来の二重障壁構造よりヘテロ界面数が多い三重障壁共鳴トンネルダイオード(TBRTD)に着目した。具体的には、GaInP/GaAs TBRTDを試作し、直流電流-電圧特性よりTBRTDの微分負性抵抗特性の検証を行った。次に、TBRTDの寄生素子成分を含めたインピーダンス測定を行い、高周波等価回路パラメータの評価を行った。最後に、NDR領域付近での寄生素子成分一つである微分直列抵抗成分の低減をめざして、コレクタ電極にショットキー接合を用いたショットキーコレクタTBRTDを試作し、評価を行った。ヘテロ界面の影響が敏感に反映する動作発振周波数は実際の素子構造における不可避な寄生素子成分によっても上限が定まってしまう。そこで、実際に設計・試作する共鳴トンネルダイオードの高周波等価回路パラメータを定量的に分離評価し、デバイス構造や、材料選択、プロセスとの関係を明らかにした。さらに,ケルビンフォース顕微鏡によるデバイス断面のポテンシャル分布測定を界面評価に適用することを考え,測定可能な諸条件についても理論的に検討した。
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