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2000 年度 研究成果報告書概要

タングステン細線バイプリズムによる干渉を用いた半導体中電子波の横コヒーレンス解明

研究課題

研究課題/領域番号 10305024
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
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, 大学院・理工学研究科, 教授 (40092572)

研究分担者 町田 信也  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (70313335)
須原 理彦  東京都立大学, 工学研究科, 助教授 (80251635)
宮本 恭幸  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (40209953)
研究期間 (年度) 1998 – 2000
キーワードタングステン細線 / 電子波 / バイプリズム / コヒーレントエミッタ / 横コヒーレンス / OMVPEタングステン埋込 / 引力ポテンシャル / ダブルバリア共鳴電子エミッタ
研究概要

半導体結晶中に金属細線を埋め込み外部から正電圧を印加し、細線に垂直方向に電子波を通過させ、細線周囲ポテンシャルによるバイプリズム作用により電子波を偏向そして干渉させ、干渉縞観測から固体中電子波の横コヒーレンス情報を取得することを目指して、(1)デバイスの電子波伝搬シミュレーションを行い、コントラストの高い干渉縞を出現させるための条件を明らかにした。フェルミエネルギを0.3meV精度で制御できるゲート電極付きダブルバリア共鳴構造を考案しコヒーレントホットエレクトロンエミッタとして提案した。原理的に波面広がり100nmの横コヒーレンスが十分に高いホットエレクトロンを半導体空間中に放射できることを明らかにした。
(2)タングステン細線形成のためのステンシルリフトオフ法を考案し、世界最小幅20nmのタングステンワイヤ作製を達成した。(3)GaInAsまたはGaAsの中にタングステン細線をOMVPE埋め込み結晶成長し表面を平坦にする条件を実験的に研究し幅25nm埋込細線作製を達成した。(4)GaAs中埋め込みタングステンワイヤの半導体界面を特性評価し、良好なショットキー界面の形成条件を明らかにした。(5)GaAs埋め込みタングステンストライプとダブルバリアエミッタを有する観測用デバイスを作製し、各端子間の電圧電流特性を低温にて測定した。その結果、埋込細線金属周囲に引力ポテンシャル場が発生していることを確認するデータを得た。(6)干渉パターン観測のための周期80nmの電極アレイ作製技術を完成させた。
以上、コヒーレントエミッタを原理的に完成させ、バイプリズム引力場を半導体中に発生させることに成功した。すべてを統合することで横コヒーレンス評価ができる。実験的評価は次の課題である。

  • 研究成果

    (76件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (76件)

  • [文献書誌] N.Machida: "Coherent hot electron emitter"Japanese Journal of Applied Physics. 40・1. 64-68 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] B.Y.Zhang: "A versatile hot electron emitter of InGaAs/AlAs heterostructure with wide energy range at high current density"Physica E. 7. 851-854 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] N.Sakai: "Theoretical relation between spatial resolution and efficiency of detection in scanning hot electron microscope"Japanese Journal of Applied Physics. 39・9A. 5256-5260 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] B.Gustafson: "Lateral current confinement in selectively grown resonant tunneling transistor with an embedded gate"Physica E. 7. 819-822 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] N.Machida: "Numerical simulation of hot electron interference in a solid state biprism : Conditions for interference observation"Journal of Applied Physics. 88. 2885-2891 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M.Nagase: "Peak width analysis of current-voltage characteristics of triple-barrier resonant tunneling diodes"Japanese Journal of Applied Physics. 39・6A. 3314-3318 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] B.A.M.Hansson: "Simulation of interference patterns in solid-state biprism devices"Solid-State Electronics. 44. 1275-1280 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] T.Arai: "First Fabrication of GaInAs/InP Buried Metal Heterojunction Bipolar Transistor and Reduction of Base-Collector Capacitance"Japanese Journal of Applied Physics. 39・6A. L503-L505 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Y.Miyamoto: "Fabrication and transport properties of 50-nm-wide Au/Cr/GaInAs electrode for electron wave interference device"Applied Surface Science. 150-160・1-4. 179-185 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] T.Arai: "Toward nano-metal buried structure in InP-20nm wire and InP buried growth of tungsten"Physica E. 7・3-4. 896-901 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] T.Arai: "GaAs buried growth over tungsten stripes using TEG and TMG"Journal of Crystal Growth. 221・1-4. 212-219 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] N.Machida: "Numerical simulation of hot electron interference in solid-state biprism"25^<th> International Conference on the Physics of Semiconductors. M261. (2000)

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  • [文献書誌] T.Arai: "CBC reduction in GaInAs/InP buried metal heterojunction bipolar transistor"12^<th> International Conference on Indium Phosphide and Related Materials. TuB1.6. (2000)

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  • [文献書誌] T.Arai: "GaAs buried growth over tungsten stripes using TEG and TMG"10^<th> International Conference on Metalorganic Vapor Phase Epitaxy. Tue-3. (2000)

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  • [文献書誌] Y.Miyamoto: "Very shallow n-GaAs ohmic contact with 10nm-thick GaInAs layer"19^<th> Electronic Materials Symposium. B2. (2000)

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  • [文献書誌] M.Nagase: "Phase breaking effect appearing in I-V characteristics of double-barrier resonant-tunneling diodes-Theoretical fitting over four orders of magnitude"2000 International Conference on Solid State Devices and Materials. D-6-5. (2000)

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  • [文献書誌] B.Zhang: "Characterization of hot electron transmission tunneling through the gap potential in scanning hot electron microscopy"10^<th> International Conference on Solid Films and Surface. Mo-P-167. (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] N.Machida: "Analysis of phase-breaking effects in triple-barrier resonant-tunneling diodes"Japanese Journal of Applied Physics. 38・7A. 4017-4020 (1999)

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  • [文献書誌] N.Machida: "Analysis of electron incoherence effects in solid-state biprism devices"Physics B. 272. 82-84 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] L.E.Wernersson: "Lateral confinement in a resonant tunneling transistor with a buried metallic gate"Applied Physics Letters. 74・2. 311-313 (1999)

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  • [文献書誌] M.Suhara: "Gated tunneling structures with buried tungsten grating adjacent to semiconductor hetrostructures"Japanese Journal of Applied Physics. 38・6A. 3466-3469 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Y.Miyamoto: "Barrier thickness dependence of peak current density in GaInAs/lAlAs/InP resonant tunneling diodes by MOVPE"Solid-State Electronics. 43. 1395-1398 (1999)

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  • [文献書誌] N.Kikegawa: "Shortening of detection time for observation of hot electron spatial distribution by scanning hot electron microscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 38・4A. 2108-2113 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] B.Zhang: "Comparison between Fermi-Dirac and Boltzmann methods for band-bending calculations of Si/CaF_2/Au hot electron emitter"Japanese Journal of Applied Physics. 38・4A. 1905-1908 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] B.Zhang: "Design and experimental characteristics of n-Si/CaF_2/Au hot electron emitter for use in scanning hot electron microscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 38・8. 4887-4892 (1999)

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  • [文献書誌] B.Zhang: "Theoretical and experimental characterizations of hot electron emission of n-Si/CaF_2/Au emitter used in hot electron detection experiment"Physica B. 272. 425-427 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] N.Machida: "Analysis of electron coherence effects in solid-state biprism devices"The 11^<th> International Conference on Nonequilibrium Carrier Dynamics in Semiconductors(HCIS-11). MoP-21. (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] B.Gustafson: "Lateral quantum confinement in selectively grown resonant tunneling transistor with an embedded gate"The 9^<th> International Conference on Modulated Semiconductor Structures(MSS9). G09. (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M.Suhara: "A study of the regrown semiconductor interface including patterned metal using resonant tunneling structures fabricated in the overgrown process"7^<th> Internatioanl Conference on the Formation of Semiconductor Interfaces(ICFSI7). 0Fr02. (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] B.Zhang: "A versatile hot electron emitter of InGaAs/AlAs heterostructure with wide energy range at high current density"The 9^<th> International Conference on Modulated Semiconductor Structures(MSS9). N13. (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] B.Zhang: "Theoretical and experimental characterizations of hot electron emission of n-Si/CaF2/Au emitter used in hot electron detection experiment"The 11^<th> International Conference on Nonequilibrium Carrier Dynamics in Semiconductors(HCIS-11). ThP-18. (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] T.Arai: "Proposal of buried metal heterojunction bipolar transistor and fabrication of HBT with buried tungsten"International Conference on Indium Phosphide and Related Materials. TuA1-4. (1999)

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  • [文献書誌] Y.Miyamoto: "Anomalous current in 50 nm width Au/Cr/GaInAs electrode for electron wave interference device"3^<rd> International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces. A5-6. (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] T.Arai: "Toward nano-metal buried in InP structure-20 nm wide tungsten wire and InP buried growth of tungsten-"The 9^<th> International Conference on Modulated Semiconductor Structures(MSS9). D21. (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] T.Oobo: "Effect of spacer layer thickness in energy level width narrowing in GaInAs/InP resonant tunneling diodes grown by OMVPE"Japanese Journal of Applied Physics. 37・2. 445-449 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Y.Miyamoto: "Metal-Insulator-Semiconductor emitter with epitaxial CaF_2 layer as insulator"Journal of Vacuum Science and Technology. B16. 851-854 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Y.Miyamoto: "Sub-micron GaInAs/InP hot electron transistors by EBL process and size dependence of current gain"Solid State Electronics. 42・7-8. 1467-1470 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] N.Machida: "Proposal for a solid state biprism device"Japanese Journal of Applied Physics. 37・8. 4311-4315 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] N.Kikegawa: "Characteristics and reduction of noise in scanning hot electron microscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 37. 6580-6584 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] H.Hongo: "Wrapped alignment mark for fabrication of interference/diffraction hot electron devices"Japanese Journal of Applied Physics. 37・3B. 1518-1521 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] A.Kokubo: "25nm pitch GaInAs/InP buried structure by calixarene resist"Japanese Journal of Applied Physics. 37・7A. L827-L829 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Y.Miyamoto: "25nm pitch buried structure : Improvement by calixarene as EB resist and TBP as P source in OMVPE regrowth"Journal of Vacuum Science and Technology. 16・6. 3894-3898 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Y.Miyamoto: "Analysis of deflection sub-milimeter-wave amplifier"11^<th> International Vacuum Microelectornics Conference. (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Y.Miyamoto: "GaInAs/AlAs/InP resonant tunneling diodes by MOVPE"Topical Workshop on Heterostructure Microelectronics(TWHM'98). (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M.Suhara: "Evaluation of phase coherent length at high temperature up to 180 K using triple barrier resonant tunneling diode"25^<th> International Symposium on Compound Semiconductor. We-P23. (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M.Suhara: "Gated resonant tunneling structures with buried tungsten grating adjacent to semiconductor heterostructure"International Conference on Solid State Devices and Materials. C-2-2. (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] N.Machida: "Analysis of phase breaking effect in triple-barrier resonant-tunneling diodes"6^<th> International Workshop on Computational Electronics(IWCE-6). TuE14. (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Y.Miyamoto: "25nm pitch GaInAs/InP buried structure by calixarene resist"42^<nd> International Conference on Electron, Ion and Photon Beam Technology and Nanofabrication. (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] N.Machida and K.Furuya: "Coherent hot-electron emitter"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.40 [1]. 64-68 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] B.Y.Zhang, Y.Ikeda, Y.Miyamoto, K.Furuya, and N.Kikegawa: "A versatile hot electron emitter of InGaAs/AlAs heterostructure with wide energy range at high current density"Physica E. vol., 7. 851-854 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] N.Sakai, K.Furuya, B.Y.Zhang, and S.Karas: "Theoretical relation between spatial resolution and efficiency of detection in scanning hot electron microscope"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.39 [9A]. 5256-5260 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] B.Gustafson, M.Suhara, K.Furuya, L.Samuelson, and W.Seifert: "Lateral current confinement in selectively grown resonant tunneling transistor with an embedded gate"Physica E. vol.7. 819-822 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] N.Machida and K.Furuya: "Numerical simulation of hot electron interference in a solid state biprism : Conditions for interference observation"J.Appl.Phys.. vol.88. 2885-2891 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M.Nagase, M.Suhara, Y.Miyamoto, and K.Furuya: "Peak width analysis of current-voltage characteristics of triple-barrier resonant tunneling diodes"Jpn. J.Appl. Phys.. vol.39[6A]. 3314-3318 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] B.A.M.Hansson, N.Machida, K.Furuya, L.Wernnerson, and L.Samuelson: "Simulation of interference patterns in solid-state biprism devices"Solid-State Electronics. vol.44. 1275-1280 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] T.Arai, Y.Harada, S.Yamagami, Y.Miyamoto, and K.Furuya: "First Fabrication of GaInAs/InP Buried Metal Heterojunction Bipolar Transistor and Reduction of Base-Collector Capacitance"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.39 [6A]. L503-L505 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Y.Miyamoto, A.Kokubo, H.Oguchi, M.Kurahashi and K.Furuya: "Fabrication and transport properties of 50-nm-wide Au/Cr/GaInAs electrode for electron wave interference device"Applied Surface Science. vol.150-160 [1-4]. 179-185 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] T.Arai, H.Tobita, Y.Harada, M.Suhara, Y.Miyamoto, and K.Furuya: "Toward nano-metal buried structure in InP-20 nm wire and InP buried growth of tungsten"Physica E. vol.7[3-4]. 896-901 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] T.Arai, H.Tobita, Y.Miyamoto, and K.Furuya: "GaAs buried growth over tungsten stripes using TEG and TMG"Journal of Crystal Growth. vol.221[1-4]. 212-219 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] N.Machida and K.Furuya: "Analysis of phasebreaking effects in triple-barrier resonant-tunneling diodes"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.38 [7A]. 4017-4020 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] N.Machida and K.Furuya: "Analysis of electron incoherence effects in solid-state biprism devices"Physica B. vol.272. 82-84 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] L.E.Wernersson, M.Suhara, N.Carlsson, K.Furuya, B.Gustafson, A.Litwin, L.Samuelson, and W.Seifert: "Lateral confinement in a resonant tunneling transistor with a buried metallic gate"Appl.Phys.Lett.. vol.74 [2]. 311-313 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M.Suhara, L.E.Wernersson, b.Gustafson, N.Carlsson, W.Seifert, A.Gustafson, J.O.Malm, A.Litwin, L.Samuelson, and K.Furuya: "Gated tunneling structures with buried tungsten grating adjacent to semiconductor hetrostructures"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.38 [6A]. 3466-3469 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Y.Miyamoto, H.Tobita, K.Oshima, and K.Furuya: "Barrier thickness dependence of peak current density in GaInAs/1AlAs/InP resonant tunneling diodes by MOVPE"Solid-State Electronics. vol.43. 1395-1398 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] N.Kikegawa, B.Y.Zhang, Y.Ikeda, N.Sakai, K.Furuya, M.Asada, M.Watanabe, and W.Saito: "Shortening of detection time for observation of hot electron spatial distribution by scanning hot electron microscopy"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.38 [4A]. 2108-2113 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] B.Zhang, K.Furuya, Y.Ikeda, and N.Kikegawa: "Design and experimental characteristics of n-Si/CaF_2/Au hot electron emitter for use in scanning hot electron microscopy"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.38 [8]. 4887-4892 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] B.Zhang, Y.Ikeda, K.Furuya, and N.Kikegawa: "Comparison between Fermi-Dirac and Boltzmann methods for band-bending calculations of Si/CaF_2/Au hot electron emitter"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.38 [4A]. 1905-1908 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] B.zhang, Y.Ikeda, K.Furuya, and N.Kikegawa: "Theoretical and experimental characterizations of hot electron emission of n-Si/CaF_2/Au emitter used in hot elcetron detection experiment"Physica B. vol.272. 425-427 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] T.Oobo, R.Takemura, K.Sato, M.Suhara, Y.Miyamoto, and K.Furuya: "Effect of spacer layer thickness in energy level width narrowing in GaInAs/InP resonant tunneling diodes grown by OMVPE"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.37 [2]. 445-449 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Y.Miyamoto, A.Yamaguchi, K.Oshima, W.Saitoh, and M.Asada: "Metal-Insulator-Semiconductor emitter with epitaxial CaF_2 layer as insulator"Journal of Vacuum Science and Technology B. vol.16. 851-854 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Y.Miyamoto, J.Yoshinaga, H.Toda, T.Arai, H.Hongo, T.Hattori, A.Kokubo, and K.Furuya: "Submicron GaInAs/InP hot electron transistors by EBL process and size dependence of current gain"Solid-State Electronics. vol.42[7-8]. 1467-1470 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] N.Machida, B.Hansson, K.Furuya, L.-E, Wernersson, and L.Samuelson: "Proposal for a solid state biprism device"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.37 [8]. 4311-4315 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] N.Kikegawa, K.Furuya, F.Vazquez, and Y.Ikeda: "Characteristics and reduction of noise in scanning hot electron microscopy"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.37. 6580-6584 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] H.Hongo, y.Miyamoto, J.Suzuki, M.Suhara, and K.Furuya: "Wrapped alignment mark for fabrication of interference/diffraction hot electron devices"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.37 [3B]. 1518-1521 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] A.Kokubo, T.Hattori, H.Hongo, M.Suhara, Y.Miyamoto, and K.Furuya: "25 nm pitch GaInAs/InP buried structure by calixarene resist"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.37 [7A]. L827-L829 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Y.Miyamoto, A.Kokubo, T.Hattori, H.Hongo, M.Suhara, and K.Furuya: "25 nm pitch buried structure : Improvement by calixarene as EB resist and TBP as P source in OMVPE regrowth"Journal of Vacuum Science and Techonology B. vol.16[6]. 3894-3898 (1998)

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公開日: 2002-03-26  

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