| 研究課題/領域番号 |
21K04158
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 東京理科大学 |
|---|
研究代表者 |
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)
|
|---|
| 研究分担者 |
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)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
|
|---|
| キーワード | テラヘルツ帯 / InAsSb / 量子井戸構造 / 分子線エピタキシー法 / 電子移動度 / 電子密度 / モンテカルロ計算 / バンド構造計算 / 遮断周波数 / バンド計算 / VASP / 半導体 / シミュレーション |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
テラヘルツ帯で動作する高電子移動度トランジスタに用いる半導体量子井戸構造として、チャネル層にInAsSb、バリア層にAlInSbを用いる。この系においては、伝導帯エネルギー不連続が大きく電子を井戸中に溜めやすい。更にInAsSbチャネル層においては、電子の有効質量がⅢ－Ⅴ族化合物半導体において最軽量になる可能性がある。そのため、この構造においては電子移動度、電子速度がⅢ－Ⅴ族化合物半導体中で最高になる可能性がある。
本研究においては、高電子移動度・高電子濃度を有するAlInSb/InAsSb格子整合系量子井戸構造結晶を、シミュレーションと実験を併用し相互にフィードバックをかける手法で実現する。
|
| 研究成果の概要 |
AlInSb/InAsSb量子井戸構造は、電子密度が高くチャネル電子の有効質量が軽い。そこで低電界モンテカルロ計算を行い、電子移動度、電子密度の可能性を推測した。更には第一原理計算から、InAsSbにおいて特徴的なバンドギャップの大きな負方向への湾曲が、Γ-L間、Γ-X間のエネルギーにおいても起こることを見出した。また、実際にInAsSb薄膜を作製するためのⅤ族元素の混晶組成制御の方法を確立した。低温InSb、AlSb、Al0.4In0.6Sbバッファ層上に成長温度とAs組成を変化させてInAsSbを成長した。現時点でのInAsSb中の電子移動度の最高値は約15,000 cm2/Vsである。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
未開拓周波数帯域であるテラヘルツ帯（0.1～10 THz）は、高速大容量無線通信、センシング、非破壊検査、分光分析等の多方面に渡る応用が期待されている。テラヘルツ帯で動作可能なトランジスタの一つに、高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor: HEMT）がある。HEMTに用いる半導体量子井戸構造として、チャネル層にInAsSb、バリア層にAlInSbを用いると、最高速のトランジスタとなる可能性がある。今回の成果は、AlInSb/InAsSb量子井戸構造による最高速トランジスタの可能性を示し、テラヘルツ帯応用における最も基本的なデータとなる。
|
