横超格子内でのホットエレクトロンを用いる超高速電子波デバイスの基礎研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01420025
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 古屋 一仁 東京工業大学, 工学部, 教授 (40092572)
• 研究分担者: 宮本 恭幸 東京工業大学, 工学部, 助手 (40209953)
• キーワード: 横超格子構造 / 電子波現象 / 極微細構造 / ホットエレクトロン / 有機金属気相成長法 / OMVPE / 埋め込み成長 / GaInAs / InP

研究概要

本研究はホットエレクトロンの波動現象について、横超格子構造に焦点を絞って理論的、実験的に研究を行い、学問的知見を得ると共に新原理の超高速デバイス実現の基礎を築くことを目的として行ない、本年度は以下示す成果を得た。
1.平成元年度に埋め込み再成長により70nmピッチ横超格子構造形成を達成したが、再成長界面の評価が課題として残された。そこで評価手段として再成長界面を含むnーGaInAs/iーInP/nーGaInAsヘテロバリアダイオ-ドを作製し電圧電流特性に界面特性が顕著に現れることを見いだした。この評価法を用いて、硫安及び熱による表面処理の最適化を行い、再成長界面でのキャリヤ蓄積を一桁以上も減少させることができた。これにより大気中での加工後に埋め込み再成長することで、極微細構造の形成が可能との見通しを得た。
2.ホットエレクトロントランジスタ構造作製においてOMVPE結晶成長条件の改善により、非常に高いホットエレクトロン輸送効率を持つ(40nmを99.7%の電子がホットの状態で伝搬した。これは電流増幅率に換算して400以上)デバイスを得た。このデバイスを用い、新たに提案した測定法により、ホットエレクトロンの位相コヒ-レンスを求め、緩和時間が0.1psのオ-ダ-であることを初めて明らかにした。
以上半導体中の人工構造により電子波回折を起こすために必要な、超微細ピッチ横超格子構造作製の方法を開発し、さらにGaInAs/InP中でのホットエレクトロン伝搬の位相コヒ-レンス時間を見積り、回折の可能性について見通しを得た。これらを基礎に電子波回折を達成することが今後の課題である。

研究成果

• [文献書誌] K.Furuya: "Coherent Electron Devices" Jpn.J.Appl.Phys.,. 30. L82-L83 (1991)
• [文献書誌] Y.Miyamoto: "Improvement of regrown interface in InP organoーmetallic vapor phase epitaxy" To be published in Jpn.J.Appl.Phys.(1991)
• [文献書誌] Y.Miyamoto: "GaInAs/InP buried structure with 70nm pitch by OMVPE" Ninth symposium on alloy semiconductor physics and electronics,. (1990)
• [文献書誌] S.Yamaura: "High current gain GaInAs/InP hot electron transistor" 22nd Int.Conf.Solid State Devce and Materials. (1990)
• [文献書誌] K.Furuya: "Electron wave transistor (Invited)" 22nd Int.Conf.Solid State Devce and Materials. (1990)
• [文献書誌] Y.Miyamoto: "Observation of very clear dips in conductance relating with quantumーmechanical interference in GaInAs/InP hot electron transistor" 17th GaAs and Related Symposium. (1990)
• [文献書誌] E.Inamura: "Relation between coherence and current density of ballistic transport" Trans.IEICE of Japan. E73. 510-512 (1990)
• [文献書誌] T.Yamamoto: "OMVPE buried ultrafine periodic structures in GaInAs and InP" Microelectronic Engineering. 11. 93-96 (1990)
• [文献書誌] T.Yamamoto: "Buried rectangular GaInAs/InP corrugations of 70nm pitch by OMVPE" Electron.Lett.26. 875-876 (1990)
• [文献書誌] S.Yamaura: "High current gain GaInAs/InP hot electron transistor" Electron.Lett.26. 1055-1056 (1990)
• [文献書誌] Y.Miyamoto: "Highーquality nーGaInAs grown by OMVPE using Si_2H_6 by highーvelocity flow" Jpn.J.Appl.Phys.29. 1910-1911 (1990)
• [文献書誌] Y.Miyamoto: "Negative differential conductance due to resonant states in GaInAs/InP hot electron transistors" Appl.Phys.Lett.57. 2104-2106 (1990)
• [文献書誌] K.Furuya: "Nanostructure grating for hotーelectronーwave(Invited)" 1990 MRS Fall Meeting. (1990)
• [文献書誌] Y.Miyamoto: "High current gain and NDR in GaInAs/InP HET" Eng.Foundation Conf.on Adavanced heterostructure Transistors. (1990)