高密度正孔ガスを利用したダイヤモンド高出力ミリ波トランジスタ

2009 年度 自己評価報告書

• 研究課題/領域番号: 19106006
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 川原田 洋 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90161380)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: 電子デバイス

研究概要

代表者が先駆的に開発した2次元正孔ガスによる表面p型蓄積層を利用したダイヤモンドpチャネルFETを基礎に、以下の目的で研究を実施する。
(1)新たなヘテロ界面創出による2次元正孔ガスのキャリア密度と移動度を向上させる。
(2)FET構造最適化により高電圧、高周波、耐環境での性能向上を行い、実用に耐えうる高出力・高周波動作を検討する。
(3)高濃度ボロンドープp型層での超伝導を利用したゼロ抵抗ソース・ドレインのFETやチャネルの開閉に超伝導-常伝導を利用する超伝導FET等の斬新なデバイス開発を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Superconductor-to-insulator transition in boron-doped diamond (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Kawano, H. Ishiwata, S. Iriyama, R. Okada, T. Yamaguchi, Y. Takano, H. Kawarada
  • 雑誌名: Phys Rev B81(in press)
• [雑誌論文] Ultrashallow TiC source/drain contacts in diamond MOSFETs formed by hydrogenation-last approach (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Jingu, K. Hirama, H. Kawarada
  • 雑誌名: Electron Device 57 5(in press)
• [雑誌論文] Stacked SNS Josephson junction with heavily B-doped CVD diamond superconducting thin film (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Watanabe, A. Kawano, S. Kitagoh, T. Yamaguchi, Y. Takano, H. Kawarada
  • 雑誌名: Physica C (in press)
• [雑誌論文] High-performance P-channel diamond metal-oxide-semiconductor field-effect transistors on H-terminated (111) surface (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Hirama, K. Tsuge, S. Sato, T. Tsuno, Y. Jingu, S. Yamauchi, H. Kawarada
  • 雑誌名: Appl.Phys. 3 ページ: 044001/1-3
• [雑誌論文] Schottky barrier heights, carrier density, and negative electron affinity of hydrogen-terminated diamond (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Tsugawa, H. Noda, K. Hirose, H. Kawarada
  • 雑誌名: Phys Rev B81 1 ページ: 045303/1-11
• [雑誌論文] Channel mobility evaluation for diamond MOSFETs using gate-to-channel capacitance measurement (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Hirama, H. Takayanagi, S. Yamauchi, J.H. Yang, H. Umezawa, H. Kawarada
  • 雑誌名: Diam.Relat.Mater. 17 ページ: 7-10, 1256-1258
• [雑誌論文] 電解質溶液ゲートFETを利用したDNAセンサー (2008)
  • 著者名/発表者名: 川原田洋
  • 雑誌名: 応用物理 77, 10 ページ: 1229-1234
• [雑誌論文] Detection of mismatched DNA on partially negatively charged diamond surface by optical and potentiometric methods (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Kuga, J.H. Yang., H. Takahashi, K. Hirama, T. Iwasaki, H. Kawarada
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 130 ページ: 13251-13263
• [雑誌論文] Characterization of hybridization on diamond solution-gate field-effect transistors for detecting single mismatched oligonucleotides (2008)
  • 著者名/発表者名: J.H. Yang, S. Kuga, K. S. Song, H. Kawarada
  • 雑誌名: Appl.Phys. 1, 11801
• [雑誌論文] Spontaneous polarization model for surface orientation dependence of diamond hole accumulation layer and its transistor performance (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Hirama, H. Takayanagi, S. Yamauchi, J.H. Yang, H. Umezawa, H. Kawarada
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 92, 11 ページ: 112107/1-3
• [学会発表] Precise detection of singly mismatched DNA with functionalized diamond electrolyte solution gate FET (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Kuga, S. Tajima, J.H. Yang, K. Hirama, H. Kawarada
  • 学会等名: IEEE IEDM 2008 (International Electron Devices Meeting
  • 発表場所: San Francisco, U.S.A.
  • 年月日: 20081200
• [学会発表] High-performance p-channel diamond MOSFETs with alumina gate insulator (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Hirama, H. Takayanagi, S. Yamauchi, Y. Jingu, H. Umezawa, H. Kawarada
  • 学会等名: 2007 IEEE IEDM (International Electron Devices Meeting)
  • 発表場所: Washington DC, U.S.A.
  • 年月日: 20071200
• [図書] 4.1.3 Diamond (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Kawarada edited by K. Takahashi, A. Yoshikawa, A. Sandhu
• [産業財産権] ダイヤモンド薄膜と電界効果トランジスタ (2009)
  • 発明者名: 川原田洋, 嘉数誠
  • 権利者名: 早稲田大学NTT
  • 産業財産権番号: 特許2009-173053
  • 出願年月日: 2009-07-24