InAsヘテロ接合を用いたメゾスコピックデバイスとその応用

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06452223
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 陽 完治 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 (60220539)
• 研究分担者: 斉藤 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, 助教授 (70241396)
• キーワード: インジウム砒素 / メゾスコピックデバイス / 量子井戸 / 量子ドット / 量子細線 / クーロン振動 / 歪インジウム砒素層

研究概要

前年度に引き続き、InAs中の低い有効電子質量を利用して高温での量子効果を目指してヒ素系による歪InAs層ヘテロ接合を用いた量子井戸構造でのメゾスコピックデバイスの研究を進めた。本年度は、AlGaAs系特有の低いショットキー障壁の特性を改善するためpn接合ゲートを用いた構造を結晶成長し、電子線描画により微細加工を施したメソスコピックデバイスの作製を進める一方、GaAs上の自然形成InAs量子ドットの作製およびそのデバイス応用を中心に研究を進めた。本年度の研究実績の概要を以下に示す。
(1)AlGaAs系特有のショットキー電極からのリ-ク電流を低減し、広い電圧領域で特性を評価できるようにするため、pn接合ゲートを用いた構造の結晶成長技術を確立し、メソスコピックデバイスの作製上の問題点を解決し、電子線描画による微細加工を含めたデバイスプロセス技術を完成した。
(2)リソグラフィーを用いた加工技術と歪を利用したInAs量子ドットの自然形成技術の組み合わせにより、(111)B GaAs加工基板上へのInAsドットの任意配列技術を確立した。
(3)(100)GaAs基板上へのInAs量子ドット自然形成技術の確立とそれを応用したHEMT構造によるドットの帯電効果を伴う電子輸送を観測した。
(4)共鳴トンネルダイオードのカソード側に自然形成InAs量子ドットを挿入することにより、カソード側の電子の一部を0次元に閉じ込め効果のトンネル電流の特性に与える影響を調べた。

研究成果

• [文献書誌] K.Yoh: "Optimized InAs quantum effect device structures grown by molecular beam epitaxy" J.Crystal Growth. 150. 364-369 (1995)
• [文献書誌] K.Yoh: "Observation of multiple current peaks of hot electrons by emission of multiple phonons in InAs/AlSb resonant tunneling hetero-structures.," The Physics of Semiconductors. 2. 1095-1098 (1995)
• [文献書誌] K.Yoh: "Improvements of Drain Current Characteristics of InAs Field-Effect Transistors by the Surface Reaction of Platinum Gate.," Solid-State Electronics. 38. 1611-1614 (1995)
• [文献書誌] K.Yoh: "Observation of Blue-shifts in Photoluminescence from InAs Quantum Dots Fabricated by MBE and Wet Chemical Etching.," Ext.Abs.of 2nd Int.Workshop on Quantum Functional Devices. 132-133 (1995)
• [文献書誌] T.Saitoh: "Regular Array Formation of Self-Assembled InAs Dots Grown on Patterned (111)B GaAs Substrate by MBE" Jpn.J.Appl.Phys.35(発表予定). (1996)
• [文献書誌] K.Yoh: "A Novel Method of InAs Dot Array Formation for Nanostructure Devices" Proc.of 1995 International Semiconductor Device Research Symposium. 731-734 (1995)