| 研究課題/領域番号 |
20H02211
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
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)
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| 研究分担者 |
遠藤 聡 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)
渡邊 一世 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所小金井フロンティア研究センター, 室長 (20450687)
町田 龍人 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所小金井フロンティア研究センター, 研究員 (50806560)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
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| キーワード | テラヘルツ領域 / 極限性能トランジスタ / ナローギャップ半導体 / InGaSb / HEMT / 歪みバンドエンジニアリング / 遅延時間解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、極めて小さい電子有効質量により究極のⅢ-V族半導体材料と期待されていながら特性実証が進んでいなかったSb系トランジスタに対して、InGaSbチャネルの導入と歪みバンドエンジニアリングにより、現実的なラフネス散乱と寄生インピーダンスの下で最も遮断周波数が高く雑音指数が低くなるチャネル構造を最適化設計し、従来の性能を凌駕するテラヘルツ領域極限性能トランジスタを実現する。
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| 研究実績の概要 |
テラヘルツ領域で動作する極限性能トランジスタの開発は様々なテラヘルツ応用技術への道を拓く喫緊の課題である。本研究は、現実的なラフネス散乱と寄生インピーダンスの下で最も遮断周波数fTが高く、雑音指数が低くなるチャネル構造は何かという「問い」に対し、InGaSbチャネルの導入と歪みバンドエンジニアリングにより、電子有効質量の観点からチャネル構造を最適化設計し、デバイスを試作して特性を実証する。従来の性能を凌駕するテラヘルツ領域極限性能トランジスタの開発を目的とするが、Sb系半導体に限らず全てのナローギャップ半導体においてエネルギーバンド構造が高速性、低雑音性、低電圧性等に及ぼす影響を包括的に解明することがその根本にある更なる「問い」であり、これによりワイドギャップ半導体とは異なるナローギャップ半導体の新たな学術分野を開拓する。
これまでに、量子補正モンテカルロ（QC-MC）シミュレータとSPICEシミュレータを統合した寄生インピーダンスを厳密に考慮できるデバイス・回路統合シミュレータを開発した。また基板との不整合に起因する貫通転位や積層欠陥を低減し2次元電子移動度μeを向上させるためのバッファ層の構造及び成長条件の検討を行った。さらに2次元電子濃度Neを増加させるためのダブルドープ構造、μeを増加させるためのInSb/InGaSbコンポジットチャネルを検討すると共に、寄生インピーダンスを低減するための低選択比エッチャントの開発を行なった。バリア層を薄層化しかつダブルドープ構造とした歪みステップバッファ構造InGaSb HEMTの試作を行い、Sb系トランジスタとして世界最高レベルの高周波特性（fT=342 GHz、最大発振周波数fmax=451 GHz）を達成した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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