2021 Fiscal Year Annual Research Report
Demonstration of ultrafast resonant tunneling transistor
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19K21951
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
冨岡 克広 北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (60519411)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 薄膜・量子構造 / ナノワイヤ / トンネルFET / 超格子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代電子スイッチ素子は、低消費電力化と高性能化を両立する必要がある。低消費電力化のためには、電界効果トランジスタ(FET)のスイッチ性能のサブスレッショルド係数について、キャリアの熱拡散原理の物理限界を回避し、新しい電流輸送機構で動作するスイッチ素子の実現が不可欠である。これまでにトンネルFET、負性容量ゲートFETなどが次世代スイッチ素子として期待されているが、トンネルFETは、トンネル確率で電流値が決定されるため得られる電流値が非常に小さく、負性容量ゲートFETは、誘電率をマッチングするため高速（高周波）動作に向かない。以上から、低消費電力化と高性能化は現行の次世代トランジスタ候補ではトレードオフがあり、低消費電力化と高性能化を両立した新しい原理の次世代スイッチ素子は実現されていない。本研究は、半導体ナノワイヤの長軸 方向に独自の成長手法で超格子構造を形成し、縦型のサラウンディングゲート構造による小さな電界変調によって、伝導帯に形成された多重ポテンシャルで生じる準バリスティック輸送・共鳴トンネル輸送を制御しスイッチングする新しいトランジスタ構造の動作実証を行なう。
最終年度は、前年度までに得られた知見を基に、以下の研究を実施した。
[1]結晶成長(i) InP(111)B基板上のInAs/InGaAs超格子およびInGaAs/GaAs超格子ナノワイヤの不純物ドーピング、(ii)Si基板上のInAs/InGaAs超格子およびInGaAs/GaAs超格子ナノワイヤ選択成長と不純物ドーピング
[2]電子素子応用(i)不純物ドーピングにともなうコンタクト抵抗低減化による負性微分抵抗領域のピーク電圧の低減化
(ii)上記結晶成長の項目、ダイオードの研究項目から得られた知見を基に、縦型トランジスタ構造を作製し、共鳴トンネル輸送のゲート電圧変調を実現し、高性能化を図った。
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