コヒーレントホットエレクトロン生成とその超高速デバイス応用に関する基礎研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05402040
• 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: 須原 理彦 東京工業大学, 工学部, 助手 (80251635) ; 宮本 恭幸 東京工業大学, 工学部, 助教授 (40209953)
• キーワード: OMVPE成長法 / GaInAs / InPヘテロ構造 / ホットエレクトロン / バリスティック伝導 / 位相コヒーレント伝導 / 電子波ファブリペロー共振器 / 共鳴トンネルダイオード / 相関関数

研究概要

OMVPE成長法によりGaInAs/InPヘテロ構造を形成しホットエレクトロン発生を達成した。(2)次に、ホットエレクトロンのバリスティック伝導および位相コヒーレント伝導の様子を定量的に測定するためにダブルバリア構造による電子波ファブリペロー共振器(共鳴トンネルダイオード)の共振特性を利用することに着目した。土屋・榊が提案した電圧電流特性の二階微分特性から共振エネルギー幅を測定する方法を用い、10meV程度のエネルギー幅を実験的に得た。(3)実験で得たエネルギー幅と位相コヒーレンス特性との関係を解明するために、共鳴トンネルダイオード特性を、位相散乱を考慮して解析し、エネルギー幅がトンネルバリアの反射率で決まる構造パラメータ領域と、位相散乱時間で決まる構造パラメータ領域とがあることを明らかにした。(4)理論結果に基づき、共鳴トンネルダイオードによりバリスティックホットエレクトロンの位相コヒーレンス特性を測定する方法論の基礎を築いた。(5)位相コヒーレンス特性評価において、ヘテロ界面の凹凸のような構造不均一性の影響を分離する必要があるので、エミッタ面積を微小化して共振特性を測定する方法を考案し測定デバイスの作製を行った。
これまでの研究により、ホットエレクトロンの発生と電子波ファブリペロ共振器によるコヒーレンス特性測定を行い、バリスティックホットエレクトロンの電子波コヒーレンス評価の基礎固めが進んだ。研究の過程で、従来からの共鳴トンネルダイオードの理論において位相破壊現象の取扱い方法に不十分な点がある問題を見いだし波動関数の相関関数を組み込むことでより適切な理論モデルを作ることでこれを解決した。

研究成果

• [文献書誌] T.Sekiguchi,Y.Miyamoto,and K.Furuya: "Influence of impurities on the performance of doped well GaInAs/InP resonant tunneling diode" Jpn.J.Appl.Phys.32. L243-L246 (1993)
• [文献書誌] T.Sekiguchi,and K.Furuya: "Calculation of the potential distribution around an impurity-atom-wire--the validity of the Thomas-Fermiapproximation" IEICETrans.Electron.E-76. 1842-1846 (1993)
• [文献書誌] M.Gault,H.Matsuura,K.Furuya and P.A.Mawby: "A self-consistent analysis of the coherency of hot electron emitters" Int.Conf.on Solid State Device and Mateirals(SSDM). PD2-9. 727-729 (1993)
• [文献書誌] K.Furuya,and Y.Miyamoto: "Fabrication techniques for quantum nanostructures" Twelfth Record of Alloy Semiconductor Physics and Electronics Symposium. IV-2. 14-16 (1993)
• [文献書誌] K.Kurihara,Y.Miyamoto and K.Furuya: "Observation of InP surfaces after(NH4)2Sx treatment by a scanning tunneling microscope" Jpn.J.Appl.Phys.32. L444-L446 (1993)
• [文献書誌] M.Takakuwa,and K.Furuya: "The analysis of waveguideing effects on the minimumtransferable linewith of an ultrafine X-raymask" IEICETrans.Electron.E76-C. 594-599 (1993)
• [文献書誌] H.Hongo,Y.Miyamoto,J.Suzuki,M.Funayama,and K.Furuya: "Ultrafine fabrication technique for hot electron interference/diffraction devices" Int.Conf.on Solid State Devices and Materials(SSDM). LC-15. 984-985 (1993)
• [文献書誌] D.Sonoda,K.Kurihara,F.Vazquez,Y.Miyamoto,and K.Furuya: "Observation of InP and GaInAs surfaces after(NH4)Sx treatment by a scanning tunneling microscope" First International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces. 6-6 (1993)