超高速共鳴トンネルトランジスタの開発

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K21951
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分21:電気電子工学およびその関連分野
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 冨岡 克広 北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (60519411)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2022-03-31
• キーワード: ナノワイヤ / 超格子 / 共鳴トンネル輸送 / トランジスタ / III-V / FET / 縦型構造

研究成果の概要

本研究は，ナノワイヤ(NW)選択成長技術を用いて、従来では作製が困難であった超格子NW成長に挑戦し、ナノワイヤの長軸方向に超格子構造を形成する手法を確立し、超格子ナノワイヤによる縦型ダイオード素子、縦型ゲートオールアラウンド共鳴トンネルトランジスタ(VGAA-RTFET)素子を国内外で初めて作製した。作製したVGAA-RTFET素子では、高いトンネル電流と急峻なサブスレッショルド(SS)係数で高速スイッチング特性を実証し、TFETの課題であったスイッチ電流の向上と急峻なSS係数の同時に解決する材料・デバイス技術を実現した。これにより、低消費電力スイッチ素子、高周波素子の新たな方法論を開拓した。

自由記述の分野

薄膜成長、半導体デバイス、半導体ナノ構造

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、ナノワイヤ材料の中に超格子構造を作製することで従来のスイッチデバイスにはない高い電流値と、スイッチ素子の電力を決定するサブスレッショルド係数の急峻化を実証した。本成果は国内外で前例のない材料・デバイスの開発であり、低消費電力回路用のスイッチ素子応用だけでなく、超低消費電力の無線発振素子の実現などへの応用展開が期待できる。