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AlGaN系半導体を用いた真空チャンネルトランジスタに関する研究

使用AlGaN基半导体的真空沟道晶体管的研究

基本信息

批准号：
16K06265
负责人：
横川俊哉
金额：
$ 3.16万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-01 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16K06265/
关键词：
高品質AlGaN結晶真空チャンネルトランジスタデバイス最適設計低電圧駆動低消費電力カーボンナノチューブ電極窒化物系半導体トランジスタ電子親和力バンド構造電子・電気材料電子デバイス・機器半導体物性テラヘルツ/赤外材料・素子先端機能デバイス

项目摘要

本研究は、従来実現されていないテラヘルツ帯の電磁波の発生を可能とする真空チャンネルトランジスタの開発を目的とする。テラヘルツ波は高速無線通信やイメージング、医療の分析など多くの応用が期待される。しかし数THzの高出力電磁波発生には課題が多い。窒化物半導体であるAlGaNは負の電子親和力を有しており、低駆動電圧が期待される。AlGaN半導体を用いた真空チャンネルトランジスタを新たに提案した。AlGaN半導体の基礎物性や電子放出機構を系統的に調べ、そのデータベースよるデバイス最適構造設計を行うことで、真空チャンネルトランジスタを実現し、低電圧駆動（低消費電力）を実証することが計画であった。今年度の研究実績としてAlGaN半導体を用いた真空チャンネルトランジスタの低電圧駆動でのデバイス動作を確認した。AlGaN系半導体の負の電子親和力を示すバンド構造、電子放出機構や基礎物性を系統的な実験によって調べ、デバイス設計のためのパラメータが得られたため、このデータベースを用いて真空チャンネルトランジスタのデバイス最適構造設計に取り組んだ。エミッタ部がAlGaN半導体で形成されたデバイスとなる。MOCVD法によりGaN基板上にAlGaN膜の成長を行った。そしてエミッターに使用可能な高品質のAlGaN結晶が実現できた。その後、AlGaN膜をドライエッチング加工し、エミッタ―とコレクターを対面するように形成した。その後、AlGaN膜上にゲート絶縁膜とゲート電極を形成した。これによりAlGaNエミッタ―を用いた真空チャンネルトランジスタを形成し、低駆動電圧を実現した。またAlGaNに形成したカーボンナノチューブ電極の効果も確認した。さらにデバイスシミュレーションによるプロセス設計ならびに最適構造設計も行った。

The purpose of this study is to investigate the possibility of electromagnetic wave generation in the vacuum field and the development of electromagnetic wave in the vacuum field. High speed wireless communication, medical analysis, and multi-application are expected. There are many problems in the generation of high power electromagnetic waves at THz. AlGaN has negative electron affinity for semiconductor and low dynamic voltage is expected. AlGaN semiconductor applications in vacuum technology AlGaN semiconductor basic physical properties and electron emission mechanism system tuning, design and optimization of the structure design, vacuum generation, low voltage power (low power consumption) implementation of the project. This year's research has been conducted to confirm the operation of AlGaN semiconductor in vacuum The negative electron affinity of AlGaN semiconductor is shown in the structure, electron emission mechanism and basic physical properties of the system. The optimal structure design of AlGaN semiconductor is obtained by adjusting the structure, designing the electron emission mechanism and basic physical properties. AlGaN semiconductor is formed in the following ways: Growth of AlGaN film on GaN substrate by MOCVD It is possible to use high-quality AlGaN crystals. After that, AlGaN film is processed and formed. After the formation of the AlGaN film, the film was formed. This is the first time that AlGaN has been used for vacuum generation and low voltage generation. AlGaN is formed and the effect of the electrode is confirmed. The design and optimization of the structure of the system