有機金属気相成長による原子オーダでの平坦ヘテロ界面形成と電子波共鳴による評価

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09750346
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 須原 理彦 東京工業大学, 量子効果エレクトロニクス研究センター, 助手 (80251635)
• キーワード: 有機金属気相成長法 / 共鳴トンネルダイオード / 平坦化ヘテロ界面 / InP / GaInAs / 共鳴準位幅 / ステップフロー成長

研究概要

本研究では、InP/GaInAs共鳴トンネルダイオードを有機金属気相成長法により作製し、実測したデバイスの電流・電圧特性から結晶成長条件とへテロ界面の原子オーダでの平坦化との関係を明らかにすることを目的としている。III族有機金属材料としてトリエチルインジウム、トリエチルガリウムを、IV族材料としてフォスフィン、アルシンを用いた。それら材料ガスの流量を制御し,V族対III族ガスの流量比を他の結晶成長方に比べて1桁以上大きい2000程度にすることにより原子オーダで平坦な成長表面を実現した。成長温度600℃の場合原子層ステップと均等幅の平坦テラスが形成可能な成長速度の上限はInPで0.5ML/secである。また、InPにジシランをドーパント材料としてデルタドーピングする場合(シートドーピング濃度8×1012cm-2)でも、成長表面が平坦性を保つ成長条件を見いだした。成長表面の観測には原子間力顕微鏡を用い2μm四方での観測でステップの間隔、高さを評価しているが、同時に数十μm四方でステップ形状の同等性も確認している。得られた平坦化成長条件を用いてInP/GaInAs共鳴トンネルダイオード元ウエハを作製した。試作した2重障壁、3重障壁共鳴トンネルダイオードの電流-電圧特性から共鳴エネルギー準位幅を評価し、ステップフロー成長により共鳴準位幅が7meV程度まで狭搾化できることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] T.Oobo,R.Takemura,K.Sato,M.Suhara,Y.Miyamoto and K.Furuta.: "Effect of spacer layer thichness on energy level width narrowing in GaInAs/InP resonant tunneling diodes grown by OMVPE" Jpn.J.Appl.Phys. 37,8. 445-449 (1998)
• [文献書誌] L-E. Wernersson,M.Suhara,N.Carlsson,K.Furuya,B.Gustafson,A.Litwin,L.Samelson,W.Seifert: "“Lateral confinement in a resonant tnneling transistor with a buried metallic gate"" APL. 74,2. 311-313 (1999)
• [文献書誌] H.Hongo,Y.Miyamoto,J.Suzuki,M.Suhara,K.Furuya: "“Wrapped aligrmentmark for fabrication of interference/diffraction hot electron devices"" Jpn.J.Appl.Phys. 37,3B. 1518-1521 (1998)
• [文献書誌] A.Kokubo,T.Hattori,H.Hongo,M.Suhara,Y.Miyamoto,K.Furuya: "“A 25-nm-pitch GaInAs/InP bried structure using calixarene resist"" Jpn.J.Appl.Phys. 37,7A. L827-L829 (1998)