ErAs/III-V半導体量子ヘテロ構造におけるトンネル現象の解明と負性抵抗デバイス

阐明 ErAs/III-V 半导体量子异质结构和负阻器件中的隧道现象

基本信息

  • 批准号:
    12875058
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.34万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Exploratory Research
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2000 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究では、GaAs上で熱力学的にきわめて安定な半金属材料としてNaCl型結晶構造をもつErAsに着目し、ErAs/AlAs/GaAsに代表される異なる結晶構造、異なる格子定数、異なるタイプの化学結合をもつ半金属と半導体を組み合わせたヘテロ接合の結晶成長技術を確立し、形成された金属間化合物/半導体ヘテロ構造の電子伝導、特に共鳴トンネル現象を明らかにし、デバイス応用の実現可能性を探索することを目的とする。最近我々は、MBEによって高品質のErAs単結晶をGaAs基板上にエピタキシャル成長できることを示し、GaAs/AlAs系化合物半導体と熱力学的に安定な金属/半導体ヘテロ構造の作製に成功した。さらに、半金属(ErAs)を量子井戸とする共鳴トンネルダイオード構造を試作し、この材料系では世界で初めて室温で微分負性抵抗を観測した。これは数ナノメータのErAs超薄膜中の量子効果が室温でも明瞭に現れたものであり、将来の量子効果を用いた高速電子デバイス応用へ向けてきわめて有望な結果である。しかしながらその電子物性、電子伝導のメカニズムは未解明のままであり、デバイス応用の試みも行われていない。そこで本年度には、半金属(ErAs)を量子井戸とする超薄膜ヘテロ構造のトンネル現象等の界面に垂直な方向の電子伝導現象の解明を進めることに重点をおき、負性抵抗デバイスの試作を行い、トンネル現象の本質的な機構を探るとともに、デバイス応用のための最適化を行った。分子線エピタキシーによりIII-V/ErAs/III-Vヘテロ構造を成長し、界面に垂直な方向の電子伝導(トンネル効果)を利用した2端子デバイス(ダイオード)の試作、その電気的特性を、温度、素子サイズ等を変え、様々な条件のもとでその負性抵抗特性を評価し、デバイスの最適化を行った。ダイオードサイズを20ミクロンまで小さくすることにより、微分負性抵抗特性のばらつきを抑えることができた。また、サイズを1ミクロン程度まで小さくしたダイオードにおいては横方向量子サイズ効果によると思われる電流電仕特性の振動現象を見出した。
In this study, the mechanical properties of semi-metallic materials used in this study, the mechanical properties of semi-metallic materials on GaAs, the structure of NaCl-type semi-metallic materials, the crystal structure of alloy ErAs, the crystal structure of ErAs/AlAs/GaAs, the lattice number of alloy lattice, the chemical bonding of alloy semi-metallic alloy, the combination of semi-metallic alloy and semi-metallic alloy, the formation of long-term technology, and the formation of long technology. The formation of eutectic intermetallic compounds

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
M.Tanaka (Invited paper): "Semiconductor Spintronic Materials and Devices : Current Status and Future Prospects"FEDジャーナル. 11巻3号. 67-75 (2000)
M. Tanaka(特邀论文):“半导体自旋电子材料和器件:现状和未来展望”FED Journal Vol. 11 No. 3. 67-75 (2000)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.Tanaka, M.Koto: "Vertical Transport and Large Negative Differential Resistance of Epitaxial GaAs/ErAs/GaAs Buried Semimetal/Semiconductor Heterostructure"Physica. Vol.E7. 846-850 (2000)
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  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.Tanaka and M.Koto: "vertical Transport and Large Negative Differential Resistance of Epitaxial GaAs/ErAs/GaAs Buried Semimetal/Semiconductor Heterostructures"Physica. E7. 846-850 (2000)
M.Tanaka 和 M.Koto:“外延 GaAs/ErAs/GaAs 埋置半金属/半导体异质结构的垂直输运和大负微分电阻”物理学。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
大下淳一, 菅原聡, 田中雅明: "GaAs/ErAs/GaAs 半金属/半導体ヘテロ構造の垂直方向電気伝導特性"2001年秋季第62回応用物理学会講演予稿集. 11p-YA-7 (2001)
Junichi Oshita、Satoshi Sukawara、Masaaki Tanaka:“GaAs/ErAs/GaAs 类金属/半导体异质结构的垂直导电特性”第 62 届日本应用物理学会会议记录,2001 年秋季。11p-YA-7 (2001)
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  • 发表时间:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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    $ 1.34万
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