低次元系ナノ構造トンネル接合の実現とテラヘルツ帯域キャリア伝導機構の解明

太赫兹波段低维纳米结构隧道结的实现及载流子输运机制的阐明

• 批准号: 04J03173
• 负责人: 大野 武雄
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J03173/
• 关键词: 分子層エピタキシ; テラヘルツ; トンネル接合; 低次元; フォトキャパシタンス; 深い準位; GaAs; GaSb; ベリリウムドーピング; X線回折; 側壁pin接合; フォトキャパシタンス法; 側壁トンネル接合; 再成長

本研究では,低次元系ナノ構造である側壁トンネル接合を作製して半導体中のテラヘルツ(THz)帯域物理現象の観測を行い,THzキャリア伝導機構の解明を目的とした.1 GaAsのp+n+層による側壁トンネル接合を形成し,さらに低次元化形状加工を行い,量子閉じこめされた電気伝導特性の観測をした.低次元化プロセスにはGaAsウェットエッチング法を用い,接合深さ50〜20nmという極浅トンネル接合を実現した.明瞭な負性微分抵抗の数およびその発生するエネルギー位置は接合深さに依存した.この結果は2次元電気伝導を示唆している.さらに,負性微分コンダクタンス測定を行った.極低温7Kにおいて2,12,14THz付近に負性微分コンダクタンスの増加を確認した.この現象は室温では観測されないことからフォノン放出型間接トンネル効果によると考えられる.2 深い準位は電気伝導特性に大きく影響する.深い準位を詳細調査するために,側壁pin接合を作製しフォトキャパシタンス法を適用した.側壁pin接合はp形GaAs側壁メサ上にin層を選択的に再成長することによって作製した.側壁メサ面方位にはnormal mesa, reverse mesaおよび45°-inclinedの3つがある.側壁メサ面方位の違いによって,検出された深い準位密度およびその準位レベルは異なった.この結果を側壁p+n+トンネル接合の結果と比較すると,一致した.3 GaSb/GaAs系低次元ヘテロトンネル接合の作製を目的としたGaSb, GaSbAsエピタキシャル成長層の基礎成長実験を行い,成長条件に関する知見を得た.成長方法は分子層エピタキシ法である.

在本研究中，我们制造了侧壁隧道结（一种低维纳米结构），并观察了半导体中太赫兹 (THz) 频段的物理现象，旨在阐明太赫兹载流子传输机制。1我们使用GaAs的p+n+层形成侧壁隧道结，处理形状以减小尺寸，并观察到GaAs湿法蚀刻用于减小尺寸的工艺，以及结深度We。已经实现了厚度为50至20 nm的超浅隧道结。不同的负微分电阻的数量及其产生的能量- 位置取决于结深度。此外，由于在室温下未观察到这种现象，因此认为这是由于声子发射型间接隧道效应造成的。深能级对导电性能有很大影响。为了详细研究深能级，我们制作了侧壁pin结并应用光电容方法。对于侧壁pin结，在p型GaAs侧壁台面上选择了in层。侧壁台面平面方向为正台面、反台面有台面和45°倾斜三种类型。根据侧壁台面平面方向的不同，检测到的深能级密度和能级水平有所不同。将此结果与侧壁p+n+隧道结的结果进行比较，3 GaSb制造基于 GaSb/GaAs 的低维异质隧道结，我们对GaSbAs外延生长层进行了基础生长实验，了解了生长条件。生长方法为分子层外延。

项目成果

Deep levels in GaAs ultrashallow sidewall pin junctions measured by photocapacitance method

光电容法测量GaAs超浅侧壁pin结的深层能级

• 发表时间: 2006
• 期刊: phys.stat.sol.(c) 3・3
• 作者: T.Niizeki;H.Kubota;Y.Ando;T.Miyazaki;大野武雄
• 通讯作者: 大野武雄

Be doping in molecular layer epitaxy of GaAs

GaAs分子层外延中掺杂

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Crystal Growth 発表予定(印刷中)
• 作者: 小山裕;大野武雄;須藤建;西澤潤一
• 通讯作者: 西澤潤一

Ultra shallow sidewall GaAs tunnel junctions prepared by low-temperature area-selective epitaxial regrowth method

低温区域选择性外延生长法制备超浅侧壁GaAs隧道结

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Crystal Growth 発表予定(印刷中)
• 作者: 小山裕;大野武雄;須藤建;西澤潤一
• 通讯作者: 西澤潤一

Tunneling in quantum confined GaAs ultrashallow sidewall tunnel junctions

量子限制 GaAs 超浅侧壁隧道结中的隧道效应

• 发表时间: 2006
• 期刊: phys.stat.sol.(c) 3・3
• 作者: T.Niizeki;H.Kubota;Y.Ando;T.Miyazaki;大野武雄;大野武雄
• 通讯作者: 大野武雄