| 研究課題/領域番号 |
10555101
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
小長井 誠 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40111653)
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| 研究分担者 |
岡本 保 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (80233378)
山田 明 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (40220363)
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| キーワード | ヒ化ガリウム / III-V族化合物半導体 / 単一正孔トランジスタ / 原子間力顕微鏡 / ナノ加工 |
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| 研究概要 |
本研究では、原子間力顕微鏡(AFM)の極微細加工ツールとしての一面に注目し、AFM陽極酸化を用いたp形GaAsのナノメートルオーダーの加工を行い、デバイス作製への応用を試みた。
AFM陽極酸化とは、AFM探針を大気中で陰極として用い、試料(金属または半導体)表面とAFM探針との間にバイアス電圧を印加することにより、大気中の水分を介した電気化学反応を起こして薄膜表面上に極微細領域の選択酸化を行う手法である。
本研究で用いたp形GaAs試料は、有機金属分子線エピタキシー法を用いて成長した高濃度カーボンドープp形GaAs薄膜(正孔濃度10^<20>cm^<-3>以上)、およびZnドープp形GaAs基板(正孔濃度1×10^<19>cm^<-3>)である。
実験は、AFM装置にバイアス電圧源としてパラメータアナライザを組み合わせて行った。AFM探針は、一辺4μmのピラミッド形をしたSi_3N_4にAuをコーティングしたものを使用した。実験の結果、バイアス電圧、AFM探針の走査速度、および湿度を変化させることにより、試料上に酸化物細線を制御性良く作製できることが明らかとなった。さらに、酸化物のアスペクト比の改善のために、バイアス電圧源としてファンクションジェネレータを用いたパルス電圧印加加工法を導入した。この結果、周波数1000Hz、デューティー比30%のパルス電圧印加条件において、酸化物ドットのアスペクト比を0.18まで改善した。また、このパルス電圧を酸化物細線の作製へ応用した結果、走査速度60nm/sの条件において高さ方向のアスペクト比0.2、深さ方向のアスペクト比0.15を有する酸化物細線を得た。さらに、作製した酸化物細線を半導体-絶縁体-半導体(SIS)構造の絶縁層に用いたところ、初期的な結果ながら非線形な電流-電圧特性を得た。ここから、酸化物細線が電流に対するエネルギーバリアとして動作するという知見を得た。
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