InGaAs/InAs/InGaAsコンポジットチャネルHEMTに関するモンテカルロ計算 : 歪みInAsのバンド構造と2次元電子ガスのセルフコンシステント解析の導入(ミリ波・テラヘルツ波デバイス・システム)

概要

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InAIAs/InGaAs系HEMTを高速化する手段の一つとして,InGaAsチャネル層内に電子の有効質量の軽いInAs層を導入したInGaAs/InAs/InGaAsコンポジットチャネルHEMTがある.本研究では,InGaAs/InAs/InGaAsコンポジットチャネルHEMTのモンテカルロ計算において,歪みInAsのバンド構造や2次元電子ガス(2DEG)のシュレディンガー方程式とポアソン方程式によるセルフコンシステント解析を導入した.無歪み及び歪みInAsのバンド構造は,密度汎関数法に基づく全電子バンド構造計算により求めた. InAsのΓバレーにおける電子の有効質量は,無歪みで0.032m_0(m_0:電子の静止質量)であったのが,-3%の圧縮歪みを加えることで0.038m_0となった.チャネル層厚15nmの50nmゲートIn_<0.53>Ga_<0.47>AsチャネルHEMTにおいては,ドレイン電流I_<ds>に対する2次元電子の影響(量子閉じ込め効果)は比較的小さい.一方,50nmゲートIn_<0.53>Ga_<0.47>As(3 nm)/InAs(5 nm)/In_<0.53>Ga_<0.47>As(7 nm)コンポジットチャネルHEMTにおいては, 2次元電子を考慮することによるI_<ds>の明確な減少が見られた. In_<0.53>Ga_<0.47>AsSチャネルに極薄InAs層を導入することで,最大ドレイン電流^ds>最大相互コンダクタンスg_mは大幅に増大する.
2011-12-07