ローカルエピタキシー法により形成されたシリコン基板上CdF{sub}2/CaF{sub}2共鳴トンネルダイオード微分負性抵抗特性の構造依存性

摘要

本研究では、共鳴トンネル伝導やサブバンド間光－電子相互作用を基本原理とし、室温で動作可能な量子効果機能素子の材料系としてシリコン基板上にエピタキシャル成長可能な弗化物系絶縁物CdF{sub}2/CaF{sub}2超ヘテロ構造に注目し、その結晶成長技術の開発と量子機能制御に関する研究を行ってきた。 CdF{sub}2/CaF{sub}2の接合界面には大きな(～2.9eV)の伝導帯バンド不連続があるため、本材料構成で共鳴トンネルダイオードを構成すると、室温においても極めて顕著な微分負性抵抗が期待できる。 特に本研究では、量子機能制御に必要不可欠な数原子層オーダーの層厚制御性と、結晶欠陥を究極的に抑制した完全ヘテロ結晶を実現するための基本コンセプトとして、結晶成長領域を相互作用のない境界でナノサイズに限定するナノエリア·ローカルエピタキシー法を提案し、これまでに2重障壁共鳴トンネルダイオード構造において顕著な室温微分負性特性の制御性向上効果を確認した。 今回、本手法を用いて本材料系ではじめて、量子井戸層厚依存性に関する系統的な実験結果を得たので報告する。