走査型トンネル顕微鏡によるバリスティックホットエレクトロンデバイスの基礎研究

利用扫描隧道显微镜进行弹道热电子器件的基础研究

• 批准号: 18560328
• 负责人: 町田 信也
• 金额: $ 2.55万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18560328/
• 关键词: 走査型トンネル顕微鏡; 弾道電子放出顕微鏡; ホットエレクトロン; バリスティック伝導; ホットエレクトロトランジスタ; ヘテロ接合バイポーラトランジスタ; エミッタ充電時間; 電子波回析

THzオーバーの遮断周波数が期待される将来の超ヘテロ接合によるホットエレクトロントランジスタの基本特性を、走査型トンネル顕微鏡(STM)の応用技術である弾道電子放出顕微鏡(BEEM)を用い、走査探針(エミッタ)、半導体表面の極薄膜金属(ベース)、半導体(コレクタ)からなる擬似三端子極微細ホットエレクトロン素子を構成し、、極微小エミッタから電子が放出されることによる量子回折効果のデバイス電流転送効率への影響、ベース・コレクタ走行層中のバリスティック伝導特性を詳細に調べ、ホットエレクトロントランジスタによるTHzを超える動作の可能性確認を目的としている。このためには基礎技術であるBEEMの注入効率の改善、ノイズの削減、そして測定値の安定化を行う必要があった。BEEM注入効率の改善については、ベース金属の薄膜化を行い、幕圧3nmまでの平坦な薄膜蒸着を実現することで従来の約6倍の注入効率を得た。測定ノイズの削減に関して、素子の高抵抗化、測定手法の改善、装置への供給電圧の安定化を行うことでバックグラウンドノイズを20fA以下まで削減した。また、蒸着された金表面の凹凸の影響で測定値がばらつく問題に対しては、測定された膜厚から数値補正を行う事で測定値を均一化する手法を提案した。理論研究では、トランスミッション形式を用い、最もトランスコンダクタンスの大きなホットエレクトロンエミッタ構造が熱電子放出型であることを明らかにし、さらにエミッタに高ドーピング濃度のキャップ層を設けることで、バンド構造の非放物線性によりエミッタ充電時間を高速化できることを明らかにした。

THz interruption frequency is expected to be the basic characteristics of the future ultra high-frequency junction, the application technology of the probe micro-mirror (STM), the channel electron emission micro-mirror (BEEM), the application of the probe (STM), the semiconductor surface thin film metal (STM), the semiconductor (STM), the pseudo three-terminal fine dust particle (STM), the composition of the probe micro-mirror (STM) and the semiconductor micro-mirror (BEEM). Effect of electron emission on current transmission efficiency of quantum reflection effect, detailed adjustment of conduction characteristics of electron emission effect in traveling layer, confirmation of THz behavior possibility. The improvement of BEEM injection efficiency, the reduction of BEEM injection efficiency, and the stabilization of BEEM injection efficiency are necessary. BEEM injection efficiency improvement in the film, film thickness, film thickness of 3nm, and the film thickness of about 6 times the injection efficiency. Measurement of the relevant factors, high resistance of the elements, improvement of the measurement method, stabilization of the supply voltage of the device, and reduction of the supply voltage to 20fA or less. The measurement value of the influence of the unevenness on the surface of the evaporated gold film is proposed. Theoretical study of the structure of the thermal electron emission type in the form of the electron emission layer, the charge time of the electron emission layer and the non-emission linearity of the electron emission layer.

项目成果

Transfer efficiency in ballistic electron emission microscopy taking diffraction of emitted hot electrons into account

考虑发射热电子衍射的弹道电子发射显微镜的传输效率

• 发表时间: 2006
• 期刊: Surface Science 600
• 作者: K. Katakura;K. Wada;A. Yamamoto;Z. Ogumi;片倉勝己;Keiju Matsui;久保田拓也,京兼純,平田憲司,沢田英夫;Keiju Matsui;久保田拓也,京兼純,平田憲司,沢田英夫;松井景樹;平田憲司,京兼純,久保田拓也,沢田英夫,池田壽文;平田憲司,京兼純,沢田英夫,池田壽文;N.Machida et al.
• 通讯作者: N.Machida et al.

Minimum emitter charging time for heterojunction bipolar transistors

• DOI: 10.1109/iciprm.2006.1634181
• 发表时间: 2006-06
• 期刊: 2006 International Conference on Indium Phosphide and Related Materials Conference Proceedings
• 作者: N. Machida;Y. Miyamoto;K. Furuya