真空電子波デバイスの為のエピタキシャル金属/絶縁体構造平面放出型冷陰極

真空电子波器件外延金属/绝缘体结构面发射冷阴极

• 批准号: 07650031
• 负责人: 宮本 恭幸
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07650031/
• 关键词: 金属絶縁体ヘテロ構造; 電子ビーム露光法; ホットエレクトロン観測; 電子波; ホットエレクトロントランジスタ; 弗化カルシウム

本研究は、ホットエレクトロントランジスタで高い利得が得られている唯一の金属/絶縁体構造であるエピタキシャル成長によるSi半導体上CoSi_2-CaF_2金属/絶縁体構造により、真空電子波デバイスのための平面放出型冷陰極を実現することを、目的に行われ、以下の実績を得た。1) Si基板上に形成された金属(Au)/絶縁体(CaF_2)/半導体(Si)構造に、電圧を印加した場合のポテンシャルの形状を自己無撞着計算により得た。また、走査型プローブ顕微鏡の探針を素子表面に近づけ、ショットキー効果を生じさせることで、金属/絶縁体/半導体構造より放出した電子を、トンネル障壁より高いエネルギーを持たせられることを明らかにした。そして、実際に作製した素子より放出された電子の検出を試み、素子表面-探針間の距離の変化による素子表面-探針間障壁の変化時の検出電流の変化から、検出された電流が金属/絶縁体/半導体構造より放出した電子であることを確認した。その大きさは素子への印加電圧3Vにおいて、約4pAであった。2) 金属/絶縁体エピタキシャル成長の改善の為に、Si半導体上CoSi_2-CaF_2金属/絶縁体構造ホットエレクトロントランジスタの特性改善を通して、評価を行った。安定して電圧が印加できる金属/絶縁体構造を得るためには、現時点では電子ビーム露光法による極微細化を進めることが必要なことが明らかであることを実験的に明らかにした。3) 極微細化した構造を積層化することが重要であることから、多数回の電子ビーム露光を組み合わせた素子作成技術を開発した。また、結晶成長とウェットケミカルエッチングを組み合わせたプロセスの開発を行い、その結果をDHBTに応用した。

In this study, the only metal/insulator structure on Si semiconductor with high yield was obtained. The CoSi_2-CaF_2 metal/insulator structure on Si semiconductor was grown. The vacuum electron wave was used to realize the planar emission cold cathode. The following results were obtained. 1)The metal (Au)/insulator (CaF_2)/semiconductor (Si) structure is formed on Si substrate, and the shape of the structure is calculated without collision. The probe of the micro-mirror is close to the surface, and the metal/insulator/semiconductor structure is close to the surface. The detection of electrons emitted during the process of controlling the electron emission, the change of the distance between the electron surface and the probe, the change of the detection current during the change of the barrier between the electron surface and the probe, and the detection of electrons emitted during the process of controlling the electron emission from the metal/insulator/semiconductor structure are confirmed. The voltage is 3V, about 4pA. 2)The improvement of metal/insulator growth characteristics of CoSi_2-CaF_2 metal/insulator structure on Si semiconductor is discussed. The metal/insulator structure is stable and the electron exposure method is necessary. 3)The development of fine structure, light and electron technology The results of the development of DHBT were analyzed.

项目成果

H.Hongo: "Nanostructure alignment for hot electron interference/diffraction devices" Jpn. J. Appl. Phys.,. 30p-S-17. 4436-4438 (1995)

H.Hongo：“热电子干涉/衍射装置的纳米结构对准”Jpn。

W.Saitoh: "Multiple Negative Differential Resistance due to Quantum Interference of Hot Electron Waves in Metal(CoSi_2)/Insulator(CaF_2)Heterostructures and In-fluence of Parasitic Elements" Jpn. J. Appl. Phys.,. 34. 4481-4482 (1995)

W.Saitoh：“金属(CoSi_2)/绝缘体(CaF_2)异质结构中热电子波的量子干涉导致的多重负微分电阻和寄生元素的影响”Jpn。

W.Saitoh: "Metal(CoSi_2)/Insulator(CaF_2)Hot Electron Transistor Fabricated by Electron-Beam Lithography on a Si Substrate" Jpn. J. Appl. Phys.,. 34. L1254-L1256 (1995)

W.Saitoh：“通过电子束光刻在硅基板上制造金属（CoSi_2）/绝缘体（CaF_2）热电子晶体管”Jpn。

F.Vazquez: "走査型プローブ顕微鏡による半導体からのホットエレクトロンの検出" 平成6年春季 第43回応用物理学会関連連合講演会. 26p-S-11. (1996)

F. Vazquez：“使用扫描探针显微镜检测半导体中的热电子”，1994 年春季第 43 届日本应用物理学会相关会议（1996 年）。

Y.Miyamoto: "Reduction of base-collector capacitance by undercut of collector and subcollector in GaInAs/InP DHBT's" IEEE Electron Device Letters,. 17(3月号掲載予定). (1996)

Y.Miyamoto：“GaInAs/InP DHBT 中集电极和子集电极的底切减少基极-集电极电容”，IEEE Electron Device Letters，17（计划于 3 月出版）。