| 研究課題/領域番号 |
10555101
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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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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| 研究期間 (年度) |
1998 – 2000
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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 / ナノ加工 / 原子間力顕微鏡 |
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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。
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、およびZnドープp形GaAs基板である。
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。また、走査形電子顕微鏡による電子ビーム励起体積法を用いてアモルファスカーボンを堆積させた、曲率の小さなAFM tipを新たに考案した。このAFM tipをAFM陽極酸化に用いることにより、酸化物細線作製時のバイアス電圧のしきい値が低くなり、線幅がより小さい細線を作製することに成功した。最小線幅は10nm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。
以上の結果を元に、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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