微細金属ゲートを有する共鳴トンネルデバイスにおける界面不均一評価と自励発振の制御

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14550327
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 須原 理彦 東京都立大学, 工学研究科, 助教授 (80251635)
• 研究分担者: 奥村 次徳 東京都立大学, 工学研究科, 教授 (00117699)
• キーワード: 共鳴トンネルダイオード / 自動振動 / スプリアスノイズ / ショットキーコレクタド / GaInP / GaAs

研究概要

本研究では微細金属ゲートを有する共鳴トンネルデバイスの自励振動制御を目指して,共鳴トンネルダイオード(RTD)、共鳴トンネルトランジスタを試作し、微分負性抵抗特性、共鳴準位幅、バンド不連続量、自励発振特性などのデバイス特性の評価と、界面などの構造不均一評価とを組み合わせて、自励振動の制御性や雑音特性を明らかにすること、およびナノメータ級極微小デバイス作製のプロセス条件を実験的に明らかにすることを目的とした。本年度は、以下の2点について研究を行った。
1)共鳴トンネルダイオードの自励振動特性理論解析
RTDが微分負性抵抗領域を動作点として自励振動させる場合、スプリアスノイズが発生しやすいことが問題となっている。ここでは、RTDを等価回路表現し、数値計算により自励振動スペクトル理論解析を行った。本解析は、共鳴トンネル構造以外の外因性インダクタンスも含めて解析した点が、従来の等価回路解析と異なる。解析結果ではスプリアスノイズを十分抑制しながら自励振動が生じる条件を外部インダクタンス、RTDにおけるトンネル時間、微分コンダクタンスをパラメータとして求めた
2)ショットキーコレクタ3重障壁共鳴トンネルダイオード(TBRTD)の作製
共鳴トンネルデバイスの自励振動周波数の増大には、実際のデバイス構造に生じる直列抵抗の抑制が重要である。ここではGaAs/GaInP TBRTDのコレクタ側にPdを用いてショットキーコレクタを形成し微分抵抗の低減を目指した。実際に直径20μmのデバイスを作製し、良好な微分負性抵抗特性を観測し、同ウエハから作製したオーミック接合のデバイスと比較して、ショットキーコレクタとしての動作の確認を行った。

研究成果

• [文献書誌] M.Suhara, S.Ooki, L-E.Wernersson, W.Seifert, L.Samuelsson, T.Okumura: "A proposal to estimate homogeneous and inhomogeneous energy level broadening in double barrier resonant tunneling diodes"Inst. Phys. Conf. Ser. IOP. 170. 363-367 (2002)
• [文献書誌] S.Ohki, H.Funato, M.Suhara, L-E.Wernersson, W.Seifert, T.Okumura: "A study of estimation method for conduction band offset in semiconductor heterostructure by using triple-barrier resonat tunneling diodes"Applied Surface Sciences. 190. 288-293 (2002)
• [文献書誌] N.Asaoka, M.Suhara, H.Funato, T.Okumura: "Fabrication and characterization of GaInP/GaAs triple barrier resonant tunneling diodes grown by MOCVD"Applied Surface Sciences. (印刷中). (2003)
• [文献書誌] S.Nakamura, D.Watanabe, A.En, M.Suhara, T.Okumura: "Contactless electrical characterization of surface and interface of SOI materials"Applied Surface Sciences. (印刷中). (2003)
• [文献書誌] D.Watanabe, A.En, S.Nakamura, M.Suhara, T.Okumura: "Anomalously large surface band-bending for HF-treated p-Si surfaces"Applied Surface Sciences. (印刷中). (2003)