固体進行波モードおよび静磁波モードを用いた高い機能集積度を有するMMICの製作

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04805028
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 赤澤 正道 北海道大学, 工学部, 助手 (30212400)
• 研究分担者: 齊藤 俊也 北海道大学, 量子界面エレクトロニクス研究センター, 講師 (70241396) ; 長谷川 英機 北海道大学, 工学部, 教授 (60001781) ; 福井 孝志 北海道大学, 量子界面エレクトロニクス研究センター, 教授 (30240641)
• キーワード: 固体進行波素子 / GaAs / InGaAs / InP / 界面準位 / MIS構造

研究概要

本研究は、マイクロ波集積回路における能動素子には、半導体中のキャリアと電磁波との相互作用である固体進行波モードを、また、受動素子には、磁性体薄膜中の静磁波モードを利用し、さらにこれらの素子をモノリシック化することで機能の集積度の向上を図るための基礎的研究を行うことを目的とした。特に、システムの高機能化のためのキーデバイスである固体増幅素子を、固体進行波モードを積極的に用いて実現することに重点をおいて研究を進めた。得られた成果を以下に示す。
(1)InpおよびGaAsを用いてインタディジタル型固体進行波素子を作製しその評価を行った。素子の入力アドミタンスを電子のドリフト速度を変えつつ測定した結果、あるドリフト速度でコンダクタンスの減少およびキャパシタンスの増加といったアドミタンスの変調がみられた。また、このようなアドミタンスの変調が生じるドリフト速度の周波数依存性から、この変調に2つの型があることがわかった。
(2)インタディジタル遅波導波路を有する固体進行波相互作用系の解析を行なった。とくに相互作用領域が有限厚であることを踏まえ従来の理論をあらたに拡張した。この拡張した理論を用いて実験結果を定量的に説明し、化合物半導体において固体進行波相互作用が存在することを示した実験結果が妥当であることを示した。
(3)インタディジタル遅波導波路を有する固体進行波相互作用に対する界面準位の影響を理論解析した。その結果、界面準位がマイクロ波を遮蔽することで理論的に予想される負性コンダクタンスを打ち消していることが判明し、固体進行波増幅素子の実現には、界面準位の低減された相互作用領域を利用することが重要であることがわかった。
(4)高機能MMICにおいて有用なInGaAsMIS構造について検討し、独自の界面制御法により界面準位の低減に成功した。

研究成果

• [文献書誌] M.Akazawa,H.Hasegawa,H.Tomozawa and H.Fujikura: "Reappraisal of Si-Interlayer-Induced Change of Band Discontinuity at GaAs-AlAs HeterointerfaceTaking Account of Delta-Doping" Jpn.J.Appl.Phys.Vol.31. L1012-L1014 (1992)
• [文献書誌] M.Akazawa,H.Hasegawa,H.Tomozawa and H.Fujikura: "Investigation of valence band offset modification at GaAs-AlAs and InGaAs-InAlAs heterointerfaces by a Si interlayer" Proc.of 19th Int.Symp.GaAs and Related Compounds(Karuizawa,Japan,28 September-2 October). 253-256 (1993)
• [文献書誌] S.Kodama,M.Akazawa,H.Fujikura and H.Hasegawa: "Interface Profile Optimization in Novel Surface Passivation Scheme for InGaAs Nanostures Using Si Interface Control Layer" Journal of Electronic Materials. Vol.22. 289-295 (1993)
• [文献書誌] S.Suzuki,Y.G.Xie,T.Sawada and H.Hasegawa: "Application of Sillicon Interface Control Layer Technique to Fabrication of InGaAs Metal-Insulator-Semiconductor FETs" Proc.of 1st Int.Symp.Control of Semiconductor Interfaces(Karuizawa,Japan). (to be published.). (1994)
• [文献書誌] S.Kodama and H.Hasegawa: "Control of Sillicon Nitride-In0.53 Ga0.47 As Interface by Ultrahin Sillicon Interface Control Layer" Proc.of 1st Int.Symp.Control of Semiconductor Interfaces(Karuizawa,Japan). (to be published.). (1994)