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本研究では、GeSiSnの結晶成長技術を開発し、格子定数整合系のⅣ族ヘテロ接合を実現し、高性能な量子井戸積層デバイスを実現することを目的としている。量子井戸積層デバイスとして、Geを量子井戸としGeSiSn層を障壁層とした共鳴トンネルダイオード（RTD）の開発を試みる。これまでに、Geに格子定数整合したGeSiSn薄膜の形成に成功しており、Ge及びGeSiSnを用いた格子定数整合系量子井戸積層構造の形成に成功している。そして、RTD素子の特長である微分負性抵抗の取得に成功し、量子効果の発現を確認している。以上の成果はGe基板上であり、Si基板上へのRTD素子の形成が好ましい。そこで、Si基板上へのRTD素子の形成を試みた。また、電流密度向上に向けた直列抵抗の低減に取り組んだ。
Si基板上へのRTD素子の形成においては、Si上に仮想Ge基板を形成する必要がある。仮想Ge基板形成においては、直列抵抗を低減するためにドープ膜である必要があるが、低欠陥な仮想ドープGe基板の形成には成功しておらず、仮想Ge基板形成技術の見直しが必要であることが分かった。直列抵抗の低減においては、低抵抗化を目的として、量子井戸部以外を不純物ドープすることを試みており、不純物をドープしたGe層とドープしていないGe層の組み合わせにより、不純物分布が制御できることを明らかにしている。また、直列抵抗の低減として、電極においてオーミック特性の得やすいp型RTDの開発を行った。量子井戸部は同じ構造であり、p型Ge基板を用いた。結果として、電流密度の増加を達成している。
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