堀口研究室

本研究室では,Ⅳ族(Si,Ge等)系ナノデバイス(単電子トランジスタ,極薄SOI MOSFET等)に関する理論的研究および化合物半導体に関する実験的研究を行っています。 ここでは両者の研究結果例を示します。

 歪みを含むSi系ナノ構造における電子物性の理論的研究とそのナノデバイスへの応用

単電子トランジスタは,電子を1個ずつ制御することができるため,究極の低消費電力デバイスとして期待されています。 この単電子トランジスタがナノ構造に伴う量子サイズ効果と酸化誘起歪み効果を組み合わせることによりSiのみで実現できていることを示しました。

Fig.1, Fig.2

 Si単電子トランジスタの動作機構の研究

上に述べた動作機構の他,ゲート電界効果で単電子トランジスタ動作が実現することを示しました。

 Si系ナノデバイス内の量子力学的固有状態の研究

量子力学を用いた理論式に従い実験データを解析すると極薄SOI MOSFETや単電子トランジスタ内の電子の重心位置などを評価することができます(図3)。

Fig.3

 新しい光電変換デバイスへの応用に向けた化合物半導体に関する実験的研究

高輝度発光青色ダイオード(LED)や白色LEDでよく知られている窒化ガリウム(GaN)系半導体の新しい応用に向け,GaNよりも作るのが難しいとされている窒化インジウム(InN)やInN寄りの組成のInxGa1-xN系半導体と併せ,厚さが数百nm程度の薄膜状の高品質結晶をいろいろな基板の上に形成するための基礎研究を行っています。
  また,可視光や近赤外光を透過する透明な半導体薄膜についても,新しい応用に向けてその形成に関する基礎研究を行っています。これらは,将来的には環境調和型の高効率薄膜太陽電池や,高い信頼性・性能をもつ平面型発光デバイスなどへの応用につながります。

Fig.4