応用物理

材料とデバイスの間で

荒井和雄

2001 年 70 巻 5 号 p. 511
発行日: 2001/05/10
公開日: 2009/02/05

DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu1932.70.511

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GaN系半導体を用いた光・電子デバイス

小林直樹, 熊倉一英, 西田敏夫, 前田就彦, 牧本俊樹, 嘉数誠

2001 年 70 巻 5 号 p. 513-522
発行日: 2001/05/10
公開日: 2009/02/05

DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu1932.70.513

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窒化物半導体は,発光ダイオードが市販され,室温で連続発振する青紫色レーザーが開発されるなど,短期間のうちに発光デバイス用材料として確固たる地位を築き上げた.この材料は,短波長可視発光デバイス以外に,多種多様な光・電子デバイス応用への高いポテンシャルをもっている.ここでは,より材料サイドに立脚し,具体的なデバイス特性の比較や紹介というよりも,窒化物半導体という材料のもつ物性が,どのようにデバイスに反映され,適用されるかを,紫外光源,ヘテロ構造FET, ヘテロ接合パイポーラトランジスタおよび冷陰極電子放出を例1にとって述べる.

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コンビナトリアル酸化亜鉛超格子研究

川崎雅司, 牧野哲征, 瀬川勇三郎, 鯉沼秀臣

2001 年 70 巻 5 号 p. 523-529
発行日: 2001/05/10
公開日: 2009/02/05

DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu1932.70.523

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新薬探索など有機合成で一躍注目されているコンビナトリアル合成技術(コンビ)を,ワイドギャツプ酸化物半導体超格子のパラレル合成に応用した例を解説する.コンビの真髄は,組み合わせ理論を用いたパラレル合成で漏れなく多数の候補物質を同時合成し,狙いの効果が高い「ヒット」をだれよりも早く権利化することにある.無機物質薄膜含成にコンビの概念を取り入れて酸化亜鉛超格子のパラレル合成を行い,その有効性を系統的な物性研究という「練習問題」で検証した.

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大電力変換用Sicパワーデバイス

菅原良孝

2001 年 70 巻 5 号 p. 530-535
発行日: 2001/05/10
公開日: 2009/02/05

DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu1932.70.530

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SicパワーデバイスにはSiの物性限界を打破した飛躍的な高性能が期待でき,電力変換装置に適用した場合について試算すると,電力損失と体積の大幅な低減が図れる.この結果,装置の大幅な省エネ化や省資源化が期待できる.開発レベルでは,すでにダイオードやFETでは,おのおの19kVや6kVの高耐圧が達成されるとともに, Siの性能限界もはるかにりょうができており,実用化の機運も高まりつつある.実用化にあたっての主要な課題は,コストに直接影響する歩留まりの向上と高温高信頼稼働の実現である.特に,前者に関してはSicウエ八一とエピタキシャル層の結晶品質の問題が深刻であり,実用レベルの電流容量を実現するうえで大きな障害になっている.

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表面伝導層を用いたダイヤモンド電子デバイス

川原田洋, 立木実, 梅沢仁

2001 年 70 巻 5 号 p. 536-541
発行日: 2001/05/10
公開日: 2009/02/05

DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu1932.70.536

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ダイヤモンドは多くの優れた物性を有する究極の半導体として期待されるが,低抵抗のドーピング技術がなく,能動デバイスの開発が遅れていた.われわれは,水素終端表面で生じる低抵抗のP型伝導層に着闘し,これを利用した表画チャネル型FETを開発した.本稿では,このFETが八イパワーの高周波デバイスへ,また液体中での動作によリバイォセンサーへ,さらに表面のナノ改質により単正孔トランジスタなどの量子デバイスへと多角的に応用可能であることを解説する.

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原子レベルの表面構造制御による窒化物半導体の欠陥密度の低減

田中悟, 青柳克信

2001 年 70 巻 5 号 p. 542-545
発行日: 2001/05/10
公開日: 2009/02/05

DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu1932.70.542

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低欠陥窒化物半導体薄膜の結晶成長は,光・電子デバイスへの応用にあたって,重要な研究テーマである.マスクを利用した横方向成長技術などによって低転位化がなされているが,問題点が多い.本稿では,基板(炭化ケイ素)・窒化物薄膜の表面構造の原子レベル制御といった観点から窒化物半導体の結晶成長を行い,欠陥の低減を図る手法について解説する.前半では,原子レベルで平たんなSiC基板表面上におけるAIN核発生・薄膜成畏および欠陥低減機構を,後楽では「アンチサーファクタント法」と呼ばれる不純物原子を用いた表面改質によってGaN薄摸の低転位化を図る手法について述べる.

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多孔質低誘電率薄膜の微細構造

近藤英一

2001 年 70 巻 5 号 p. 546-549
発行日: 2001/05/10
公開日: 2009/02/05

DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu1932.70.546

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超LSIの多層配線では,配線間の寄生容量による信号遅延が問題となる.この対策として,層間絶縁膜を多孔化して,実効的比誘電率を低下させることが提案されている.細孔構造は膜物性と密接に関係するので重要であるが,薄膜を非破壊で解析できる細孔解析法(ポロシメトリー)は少ない.シリカ系多孔質低誘電率材料を例として,薄膜に適用できる,新しい細孔構造解析法とその測定例について概説す'る.低誘電率材料に限らず,多孔質体のようにナノ空間を内包する薄膜は,ナノエンジニアリング上重要であり,今後,微細構造の評価手法を確立する必要がある.

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選択酸化分離を用いたAlGaNIGaNヘテロ接合電界効果トランジスタ

西井勝則, 池田義人, 正戸宏幸, 松野年伸, 井上薫

2001 年 70 巻 5 号 p. 550-553
発行日: 2001/05/10
公開日: 2009/02/05

DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu1932.70.550

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GaN系半導体は,高い絶縁破壊電界強度と高い電子飽和速度を有していることから,マイクロ波帯やミリ波帯のパワーデバイスとして注圏されている.しかしながら,デバイス作製プロセスには,いまだ解決されていない課題が数多くある.特に,パワーデバイスの実現には素子分離が重要な技術である.われわれは, GaN系半導体を選択的に酸化することにより分離層を形成する選択酸化分離技術を新たに開発した.この技術により,従来のメサ分離に比べて5けた以上低いリーク電流と, 400V以上の素子分離耐圧を実現した.さらに,この技術を用いてAIGaN/GaNヘテロ接合電界効果トランジスタを作製し,ドレイン電圧126V以上で良好なピンチオフ特性を示すト・ランジスタを実現した.

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ZnSe系白色発光ダイオード

武部敏彦

2001 年 70 巻 5 号 p. 554-558
発行日: 2001/05/10
公開日: 2009/02/05

DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu1932.70.554

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われわれは, ZnSe系材料を用いて,蛍光体不要のまったく新しい概念に基づく白色発光ダイオードの開発に成功した.われわれの白色発光ダイオードは,導電性ZnSe基板上のホモエピタキシャル構造に独特の現象を利用している.すなわち, pn接合ダイオードの量子笄戸活性層から発する青緑色光の一部が基板に吸収され,それがフォトルミネッセンスのメ力ニズムで585nmの黄色領域にピークをもつ幅広く強い発光を励起し,それと活性層からの育緑色光が合成されて,目には白色に見えるスペクトルとなる.20mAの電流印加で4.3mWの高発光出力, 2.7Vの低動作電圧, 201m/Wの高視感効率を達成した.

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氷結晶の成長と結晶パターン形成

古川義純, 長島和茂

2001 年 70 巻 5 号 p. 559-562
発行日: 2001/05/10
公開日: 2009/02/05

DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu1932.70.559

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薄い成長セルを使った一方向成長法により,氷結晶の界面パターンの発展をマッハ・ツエンダー干渉言ナによりその場観察した.界画パターンは三次元に発展し,界面前方での組成的週冶却との関連が初めて明らかになった.また,界面はセルの厚み方向に非対称であり,これは重力の効果による濃度分布のひずみに起因することがわかった.これらは,微小重力下での一方向成長のパターン形成実験の蚕要性を示唆している.

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円偏光励起光電子顕微鏡によるミクロ磁性体の研究

今田真, 菅滋正, Wolfgang Kuch, Jürgen Kirschner

2001 年 70 巻 5 号 p. 563-566
発行日: 2001/05/10
公開日: 2009/02/05

DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu1932.70.563

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ナノテクノロジー技術の中でも注目度の高い磁性関連技術・材料の研究においては,磁区の観察や外部磁場への応答,ミクロ領域での磁気モーメントの評価などが必要となる。ところで,磁性体では円偏光内殻吸収において,磁気二色性 (MGD) が現れることが知られており,さらに光電子顕微鏡と組み合わせることでサブミクロンレベルでの解析が可能となる. MCDスペクトルからスピンならびに軌遵磁気モーメント,さらに磁気異方性エネルギーの評価が可能である.磁性薄膜や磁性超格子あるいは複合磁性体などでは,異なる原子の内殻励起エネルギーが異なることを利用して元素選択的な情報も得ることができる.このように,ミクロ・ナノ磁性体の研究における光電子顕微法の現状を紹介する.

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圧力制御溶液成長法によるGaNバルク結晶成長

井上孝行, 田口常正

2001 年 70 巻 5 号 p. 567-568
発行日: 2001/05/10
公開日: 2009/02/05

DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu1932.70.567

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昇華法によるSiCバルク単結晶成長

SiC結晶成長技術の現状と課題

杉山尚宏, 岡本篤人

2001 年 70 巻 5 号 p. 569-570
発行日: 2001/05/10
公開日: 2009/02/05

DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu1932.70.569

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プラズマ源II

有磁場

藤山寛

2001 年 70 巻 5 号 p. 572-577
発行日: 2001/05/10
公開日: 2009/02/05

DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu1932.70.572

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機能性薄膜形成やエッチングなどのプラズマを用いたドライブ圓セスの応用範囲は,エレクトロニクス分野をはじめ機械,材料,化学,さらには生理・医学分野へと広がりを見せている.本稿では,近年とみに要請の高い低気圧高速プロセス用の高密度プラズマ源としての有磁場プラズマに焦点を絞つて解説する.磁化プラズマにおけるマグネトロン効果,電子サイクロトロン共鳴,ヘリコン波,磁気中性線放電などの多彩なプラズマ現象の利用が,高度なプ日セスの実現を可能にした.

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信号と雑音,および不確かさ

加藤吉彦

2001 年 70 巻 5 号 p. 578-582
発行日: 2001/05/10
公開日: 2009/02/05

DOIhttps://doi.org/10.11470/oubutsu1932.70.578

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本稿では,前半で,電子計測における「僑号」と「雑音」に関して,それらの性質や特徴,計測系への雑音の結合形態や対策,醤号と雑音の識別原理などについて,後半で,雑昔とも関連があり,世界的な統一棊準となりつつある計測における「翠確かさ」に関して,旧0ガイドに基づく考え方を解説している.

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