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| 講演名 | 2011-12-14 13:40 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 ～ ○遠藤 聡（NICT/富士通研）・渡邊一世（NICT）・三村高志（富士通研/NICT）  ED2011-101 |
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| 抄録 | （和） | InAlAs/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0.032m0（m0：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0.038m0 となった．チャネル層厚15 nm の50 nm ゲートIn0.53Ga0.47As チャネルHEMT においては，ドレイン電流Ids 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，50 nm ゲートIn0.53Ga0.47As(3 nm)/InAs(5 nm)/In0.53Ga0.47As(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Ids の明確な減少が見られた．In0.53Ga0.47As 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Ids，最大相互コンダクタンスgm は大幅に増大する． |
| （英） | To achieve high-speed operations of InAlAs/InGaAs HEMTs, an InGaAs/InAs/InGaAs composite layer is usedas a channel. In this work, we carried out Monte Carlo (MC) simulations of InGaAs/InAs/InGaAs composite channel HEMTs with considering band structure of strained InAs and 2-dimensional electron gas (2DEG) self-consistent analysis by solving Schrödinger and Poisson equations. The unstrained and the strained band structures of InAs were calculated by using all-electron full-potential linearized augmented-plane-wave (FLAPW) method in the local density approximation (LDA). The obtained electron effective masses were 0.032m0 for unstrained InAs and 0.038m0 for -3% (compressive) strained InAs, where m0 is electron rest mass. For a 50-nm-gate In0.53Ga0.47As HEMT with 15-nm-thick channel, the effect of quantum confinement on drain-source current Ids is relatively small. On the other hand, the reduction of Ids was seen for a 50-nm-gate In0.53Ga0.47As(3 nm)/InAs(5 nm)/In0.53Ga0.47As(7 nm) HEMT with considering the effect of quantum confinement. By introducing thin InAs layer in In0.53Ga0.47As channel, significant increases of maximum drain-source current Ids and maximum transconductance gm were observed. | |
| キーワード | （和） | HEMT / コンポジットチャネル / 歪み / バンド計算 / 有効質量 / モンテカルロシミュレーション / ドレイン電流 / 相互コンダクタンス |
| （英） | HEMTs / Composite channel / Strain / Band calculation / Effective mass / Monte Carlo simulations / Drain-source current / Transconductance | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 111, no. 338, ED2011-101, pp. 7-12, 2011年12月. | |
| 資料番号 | ED2011-101 | |
| 発行日 | 2011-12-07 (ED) | |
| ISSN | Print edition: ISSN 0913-5685 Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | ED2011-101 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | ED |
| 開催期間 | 2011-12-14 - 2011-12-15 |
| 開催地（和） | 東北大学 電気通信研究所 片平キャンパス内 ナノ・スピン総合研究棟 |
| 開催地（英） | Tohoku University |
| テーマ（和） | ミリ波・テラヘルツ波デバイス・システム |
| テーマ（英） | Milimeter wave, terahertz device and systems |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | ED |
| 会議コード | 2011-12-ED |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | 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 |
| サブタイトル（和） | 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 |
| タイトル（英） | Monte Carlo Simulations of InGaAs/InAs/InGaAs Composite Channel HEMTs |
| サブタイトル（英） | Band Structure of Strained InAs and Self-Consistent Analysis of 2DEG |
| キーワード(1)（和/英） | HEMT / HEMTs |
| キーワード(2)（和/英） | コンポジットチャネル / Composite channel |
| キーワード(3)（和/英） | 歪み / Strain |
| キーワード(4)（和/英） | バンド計算 / Band calculation |
| キーワード(5)（和/英） | 有効質量 / Effective mass |
| キーワード(6)（和/英） | モンテカルロシミュレーション / Monte Carlo simulations |
| キーワード(7)（和/英） | ドレイン電流 / Drain-source current |
| キーワード(8)（和/英） | 相互コンダクタンス / Transconductance |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 遠藤 聡 / Akira Endoh / エンドウ アキラ |
| 第1著者 所属（和/英） | 情報通信研究機構/富士通研究所 (略称： NICT/富士通研) National Institute of Information and Communications Technology/Fujitsu Laboratories Ltd. (略称： NICT/Fujitsu Labs.) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 渡邊 一世 / Issei Watanabe / ワタナベ イッセイ |
| 第2著者 所属（和/英） | 情報通信研究機構 (略称： NICT) National Institute of Information and Communications Technology (略称： NICT) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 三村 高志 / Takashi Mimura / ミムラ タカシ |
| 第3著者 所属（和/英） | 富士通研究所/情報通信研究機構 (略称： 富士通研/NICT) Fujitsu Laboratories Ltd./National Institute of Information and Communications Technology (略称： Fujitsu Labs./NICT) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2011-12-14 13:40:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | ED |
| 資料番号 | ED2011-101 |
| 巻番号（vol） | vol.111 |
| 号番号（no） | no.338 |
| ページ範囲 | pp.7-12 |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2011-12-07 (ED) |
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