바카라 커뮤니티 (Chairman Yoshikawa Hiroyuki) (hereinafter referred to as "AIST") Optotechnology Research Division [Chairman Watanabe Masanobu], Optoelectronic Control Group, Sugaya Takeyoshi, Chief researcher, uses nano-fine wire structures that allow the electron paths inside the device to be extremely clear, using nano-fine wire structures that are flat at the 원자 수준음성 바카라모든 새로운 쇼 [그림 1 참조]속도 변조 nanotransistor성공적으로 개발되었습니다 노벨상의 대상이기도 한 에자키 다이오드로 알려진 음의 바카라 요소는 수백 GHz의 초고 주파수를 진동 할 수 있으며 오늘날에도 여전히 높은 성능입니다gundiodeya공진 터널 다이오드전 세계적으로 개발되고 있습니다 그러나, 지금까지, 음성 바카라 요소는 주로 2 개의 말단 다이오드 구조였으며, 통합에 유리한 3 개의 말단과 함께 사용 된 사람은 거의 없습니다 이번에 성공적으로 개발 된 음성 바카라 요소는 3 개의 말단 구조를 가지며 다이오드와 달리 음의 바카라을 자유롭게 제어 할 수 있습니다 이것은 원자 수준 평평성이있는 요소에서 전자 경로를 처리하기위한 기술을 확립 한 결과이며 전자 경로 인 나노 틴어에 사용됩니다서브 밴드 간의 전자 전환|의 현상을 사용하여, 전자는 기본 수준에서 높은 이동성으로 기본 수준에서 낮은 이동성으로 고차 서브 밴드 레벨로 변경되어 음의 바카라이 발생합니다
이번에 개발 된 장치는 정기적 인 필드 효과 트랜지스터와 동일한 제조 공정과 함께 사용할 수 있기 때문에 통합에 적합하며, 이로 인해 초고 주파수 (여러 100GHz) 진동 요소가 장착 된 본격적인 화합물 반도체 통합 회로를 실현할 수있었습니다
또한 Terahertz 밴드 (100GHz ~ 10thz)의 초고 주파수 전자기파는 빛과 무선 파장 사이의 중간 영역에 속하며, 생성 및 탐지 기술은 탐구되지 않으며, 이는 미확인이 없으며, IC 카드의 비판적 고환 등의 의료용 비정상에서 적용될 것으로 예상됩니다 살아있는 유기체에 대한 안전성 X- 레이 그러나 현재 작고 저렴한 Terahertz 전자기파 생성기는 없으며이를 실현하는 것이 바람직합니다
앞으로, 우리는 이번에 개발 된 요소를 더욱 고려하여 Terahertz 필드에이를 적용 할 수있게 할 계획입니다
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그림 1 음이성 바카라의 전류 및 전압 특성 비교 나노 트랜스스터
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Terahertz 전자기파라고 불리는 100GHz ~ 10thz (파장 30 µm ~ 3mm)의 주파수는 빛과 무선 파의 중간 영역에 속하며 생성 및 탐지 기술이 탐색되지 않는 주파수 대역입니다 반도체 장치 및 세라믹 재료는 빛으로 불 침투성이 없기 때문에 측정 할 수 없으며 살아있는 유기체에 안전하기 때문에 X- 레이로 전환하는 데 사용되지 않는 의료 분야의 응용을 포함하여 광범위한 분야에 적용될 것으로 예상됩니다 현재 반도체 장치를 포장 한 후 비파괴 테스트, 프로피 디스크 및 IC 카드를 검사하는 데 사용되며 X- 선을 대체하는 암의 조기 감지 및 충치 진단에도 사용됩니다 최근에, 우편물을 열지 않고 우편으로 마약과 같은 유해한 약물을 식별 할 수 있으며 응용 프로그램 범위가 광범위합니다 그러나 기존 측정 시스템 및 시스템에는 대규모 고출력 레이저가 필요하며 비용이 크고 비용이 많이 듭니다 이는 종종 Terahertz를 적용하는 시스템의 확산을 방해합니다
고주파수의 진동 및 증폭에 사용되는 네거티브 바카라 요소는 고주파 자체로 진동 할 수있는 유일한 장치이며, 노벨상을 수상한 에자키 다이오드 (Ezaki Diode)에 의해 예시 된 바와 같이 전 세계에서 연구되고있는 요소입니다
총 효과를 사용하는 총 다이오드는 음의 바카라 요소로 잘 알려져 있지만 진동 주파수는 최대 약 100GHz로 제한됩니다 또한, 속도 변조 트랜지스터는 전자가 이동할 수있는 이동성이 높고 낮습니다채널를 생성하는 요소입니다 근접성에서는 이동성의 차이로 인해 부정적인 바카라이 발생합니다 속도 변조 트랜지스터에 대한 제안 이후Quantum well의 이중 채널 (높은 이동성 및 낮은 이동성의 2 채널)을 사용하여 음성 바카라 요소를 제조하려는 시도가 있었지만 전자를 낮은 이동성 채널로 완전히 전이시키는 것은 어렵다피크/밸리 비율작고 음의 바카라 발현 전압이 높기 때문에 실용적으로 사용되지 않았습니다 또한 음성 바카라을 생성하는 장치는 피크/발리 비율이 큰 공진 터널 다이오드이며 700GHz를 초과하는 초고속 속도 진동 작동이보고되었습니다
이번에 AIST에서 개발 된 음성 바카라 요소는 또한 서브 밴드 간 전이의 초고속 현상을 활용하여 Terahertz 대역에서 진동 할 가능성이 있습니다 또한,이 요소는 3 개의 말단 구조를 가지며 장치 제조 공정은 정상 트랜지스터의 것만 큼 간단하기 때문에 통합에 적합하며 Terahertz 진동 요소가 장착 된 통합 회로에 적용될 수 있습니다 작고 저렴한 Terahertz 진동 요소가 실현 될 수 있다면 전체 시스템의 비용을 크게 줄일 수 있으며 위에서 언급 한 것처럼 다양한 필드에 적용될 것으로 예상됩니다
음성 바카라 요소의 초고속 속도논리 요소에 대한 적용 측면에서, 공진 터널 다이오드는 2 개의 말단 구조를 가지므로 증폭 효과가없고 통합에 적합하지 않습니다 따라서, 제 3 외부 전극을 추가하고 트랜지스터 구조를 생성함으로써 음성 바카라을 제어하려는 많은 시도가 이루어졌다 예를 들어, 트랜지스터와 공진 터널 다이오드를 결합하는 초고속 로직 회로에서는 회로의 요소 수가 크게 줄어드는 경우에 대한보고가 있었지만 제조 공정의 복잡성으로 인해 실질적으로 사용되지 않았습니다 대조적으로, 오늘날 우리가 개발 한 음의 바카라 요소는 3 개의 말단 구조를 가지며 요소 자체에는 제어 전극이 있습니다 따라서, 트랜지스터와 공진 터널 다이오드의 특성을 갖기 때문에 요소의 수가 추가로 줄어들고 회로 제조가 단순화 될 것으로 예상된다
AIST는 전통적으로 새로운 광학 및 전자 장치 시스템을 실현하기 위해 양자 효과를 사용하여 새로운 광학 및 전자 장치를 개발해 왔습니다 특히, 1999 년 이래로 AIST는이 연구에 사용 된 최초의 고품질 나노 와이어 구조를 제작하기 시작했으며 이제는 새로운 운영 원리를 기반으로 부정적인 바카라성 나노 트랜 스토어를 성공적으로 개발했습니다 이 요소는 통합 된 Terahertz 대역 초고 주파수 진동 트랜지스터의 기본 요소로 매우 흥미 롭습니다
또한이 연구의 일부는 일본 과학 및 기술 기관의 전략적 창조적 연구 프로모션 프로젝트 (Team-Type Research)의 지원으로 수행되었습니다
AIST는 이전에 원자 수소를 추가했습니다분자 빔 에피 택시 장치선택적 성장방법, 우리는 고품질 Ingaas Nano-fine 와이어 구조 (너비 25nm, 두께 10nm : 1nm는 1/1mm)를 성공적으로 만들었습니다 무화과 도 2는이 장치에 사용 된 Ingaas 나노 페인 와이어 구조의 단면 변속기 전자 현미경 사진이다 그림의 중심에서 볼 수있는 검은 부분은 나노 페인 와이어 구조이며 전기는 종이 표면에 수직 인 방향으로 흐릅니다 지금까지, 매우 얇고 작은 나노 페인 와이어 구조가 제작 될 때, 인터페이스의 불균일 함은 전자 이동을 방해하여 고품질의 고가성 나노 구조의 생성을 유발합니다 그러나 이것은 고유 한 분자 빔 에피 택시 기술을 사용하여 해결되어 고품질 나노 페인 와이어 구조를 제조 할 수 있습니다
매우 우수한 전기 및 광학적으로를 사용하는 트랜지스터 구조가 채널로 사용하여 제조 될 때, 저전압 (017V)에서 눈에 띄는 음성 바카라을 나타내는 요소와도 1에 도시 된 바와 같이 높은 피크/밸리 비율 (133)을 나타냅니다 또한, 피크/발리 비율은 참조를 위해 3 개의 말단 구조가 표시된 종래의 장치보다 대략 4 배 더 특징이다 일반적으로 알려진 음성 바카라 효과는 가속화 된 전자의 낮은 이동성 장벽 층의 형태로 발생합니다실제 공간 전환암 효과가있을 수 있습니다 그러나이 장치는 음성 바카라을 유발할 수 있습니다게이트 누출 전류이후 관찰되지 않고, 배리어 층으로 이동하지는 않지만 전압이 낮기 때문에 암 효과로 설명 할 수 없습니다 또한, 그것은 그 구조보다 공진 터널 효과 때문이 아닙니다
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| 그림 2 나노 와이어 구조의 단면 변속기 전자 현미경 |
그림 3 이번에 개발 된 네거티브 바카라의 도식 다이어그램 |
이 연구에서 Ingaas 나노 와이어 구조의 기저 및 고차 서브 밴드 수준에서의 전자 분포는도 4 (a) 및 (b)에 도시되어있다 그림의 수직 및 수평 축은 그림의 단면 사진의 공간 좌표에 해당합니다 전자는 특히 나노 구조에서 파란색으로 표시된 부분으로 분포된다 기저 수준 전자는 나노 구조의베이스에 분포되어 있으며이 부분은 고품질이며 전자 이동성이 높습니다 배수 전압이 낮을 때 전자는이 에너지 적으로 안정적인 부분에 분포됩니다 한편, 고차 서브 밴드의 전자 분포는 주로 나노 구조의 측면에 분포되어 있음을 알 수있다 측면은 2nm 양자로 구성되며 매우 얇기 때문에 전자 이동성은 매우 낮습니다 기저 수준과의 에너지 차이는 약 02 eV이며, 나노 와이어의 전자가 배수 전압에 의해 에너지를 얻을 때, 이동성이 낮은 고차 서브 밴드 영역으로 전환 할 수 있습니다 이동성이 낮기 때문에 전류가 흐르기가 어렵 기 때문에 결과적으로 음의 바카라이 발생할 것으로 생각됩니다 이 상황은 그림에 나와 있습니다 4 (c) 음성 바카라 발현 전압 이상의 배수 전압에서, 전자는 고차 서브 밴드로 전이되고, 이동성의 차이는 음의 바카라이 발생한다
서브 밴드 전환은 약 피코 초의 초고속 속도 (1 피코 초 1 조 초)의 초고 속도로 작동하며, 장치의 피크/발리 비율은 크고 음성 바카라의 기울기가 크기 때문에이 시간이 Terahertz 진동 요소로 적용될 수 있으며, 통합에 적합 할 수 있습니다 또한, 이것은 세계에서 처음으로 부정적인 바카라이 intersubband 전환을 통해 실현되고 적용 및 물리적 관심사입니다
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그림 4 (a) 기저 수준 및 (b) 나노 페인 와이어 구조의 고차 서브 밴드 레벨에서의 전자 분포 전자는 주로 파란색으로 표시된 부분에 분포되어 있음을 보여줍니다 고차 서브 밴드 레벨에서, 전자는 두께가 얇고 전자의 이동성이 작는 경사면에 분포된다
(c) 음성 바카라 메커니즘 음의 바카라 발현 전압 미만의 배수 전압에서, 전자는 기저 수준에 존재하며, 더 높은 수준에서는 고차 서브 밴드 수준에서 존재할 수있다 이동성의 차이로 인해 음성 바카라이 발생합니다
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이번에 개발 된 음의 바카라성 나노 트랜 스슬터에서, 음성 바카라 현상은 최대 260k까지 관찰되었다 앞으로 장치 구조를 최적화하고 실온에서 이동성을 향상시키기위한 추가 고려 사항이 제공 될 것입니다
이 장치는 실질적으로 사용되면서 반도체 장치 및 세라믹 재료의 이미징, 메일 비파괴 테스트, 의료 분야의 비파괴 테스트 및 복합성 세미 컨덕터 장치에 대한 새로운 경로를 열어 놓은 광범위한 필드에 통합 회로에 설치된 작고 저렴한 Terahertz 오실레이터로 사용될 것으로 예상됩니다