| 研究課題/領域番号 |
19K03692
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 福岡工業大学 |
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研究代表者 |
鈴木 恭一 福岡工業大学, 工学部, 准教授 (20393770)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | ゲート生成p-n接合 / トポロジカル絶縁体 / 遠赤外ダイオード / 遠赤外 / 半導体ヘテロ構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
半導体薄膜の一部分のみにゲートを作製し、ゲート直下をp-n反転させることでゲート生成p-n接合が形成される。材料が直接遷移型半導体であれば発光ダイオードとなる。半導体ヘテロ構造の中で、一方の材料の伝導帯ともう一方の材料の価電子帯のエネルギーが重複するものをtype-IIブロークンギャップ型と呼ぶ。このヘテロ構造は膜厚によりバンドギャップが可変であり、本研究ではゲート生成p-n接合をブロークンギャップ型半導体ヘテロ接合に適用し、簡易かつ高効率の遠赤外発光ダイオードの作製を目指す。
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| 研究成果の概要 |
InAs/InGaSbトポロジカル絶縁体に部分的なゲートを形成することで膜面方向にp-n接合を形成し、遠赤外ダイオードの作製を目指した。遠赤外発光の観測までは至らなかったが、電気伝導測定からバンドギャップが43μmの遠赤外光に対応することを確認した。表面側、基板側両方からのゲート電圧によりp-n接合の電位障壁を制御できることを示した。p-n接合の電流-電圧特性を調べた結果、微分コンダクタンスに整流効果とみられる特徴を観測した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来のｐ-ｎ接合は、結晶成長時の不純物混入や成長後のイオン注入により作製されてきた。本研究で用いたゲートにより面内にp-n接合を作る技術はLEDや集積回路作成の可能性を広げるものである。本研究では、表面側と基板側のゲートを独立制御することで、精密にp-n接合の電位障壁を調整できることを示した。Type-IIヘテロ構造およびそのトポロジカル絶縁体は単体の半導体ではなし得ない微小なバンドギャップの実現が可能で、本研究の試みは新たな産業応用につながると考えている。
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