| ダイヤモンドは多くの優れた物性を有する究極の半導体として期待されるが、低抵抗のドーピング技術がなく、能動デバイスの開発が遅れていた。本研究では、水素終端表面で生じる低抵抗のp型伝導層に着目し、これを利用した表面チャネル型FETを多角的に発展させた。具体的には、１）高品質のホモエピタキシャル表面を使用することにより、ハイパワーの高周波デバイスへ、２）平坦表面のナノ改質により単正孔トランジスタ等の量子デバイスへ、３）強酸強塩基中でも動作するFETからバイオセンサーへ、と多角的に応用可能である見通しを得た。 |
| 本研究チームは、ダイヤモンド微細デバイス（早大）、ダイヤモンド高品質結晶成長（産総研）、ダイヤモンド表面終端構造制御（東大生研）、ダイヤモンドMISデバイス（阪大）の４つのグループから構成されている。結晶基礎、デバイス、表面物性の各分野がカバーされ、チーム全体として良くまとまっている。
ダイヤモンド薄膜のエピタキシャル成長、ダイヤモンドMISFETの研究は国内外において行われているが、それらに比較して本研究チームのホモ・エピタキシャル成長ダイヤモンド膜の品質、MESFET、MISFETの特性は世界最高レベルである。物性としても大変興味有るダイヤモンドの表面終端現象を利用し、優れた特性を有するデバイス作成に成功している点は高く評価されるが、その物理的機構の解明、デバイスの動作に関わる物理的メカニズムを明らかにする事に力を注ぐことが期待される。今後もこの有機的な体制が維持、強化されチームとしての目標を更に明確にして成果を挙げられることを期待する。 |
| 表面水素終端ダイヤモンドを表面チャネル型電界効果トランジスタの作成に使用できることを実証し、高性能のデバイス作成に成功したこと、高品質ダイヤモンド膜形成、平坦なCaF2膜の作成、作成方法の異なるダイヤモンド薄膜における水素の精度の高い定量など多くの優れた成果が挙げられている。
バルクの導電性制御の難しいダイヤモンドについて表面伝導に着目したのは慧眼で、今後他のワイド・ギャップ半導体のデバイス応用に対し先導的貢献を果たすことになると期待される。ダイヤモンド薄膜作成に関しては平坦化、高品質化のメカニズムが明らかになったことで今後実用的なエピタキシャル技術の確立に大きな貢献をする事が見込まれる。Ir上のダイヤモンド薄膜成長技術がさらに進歩すれば実用的なウエーハが供給できる可能性が有る。水素及び酸素表面終端による化学的性質の違いを発見しており、この性質は今後有機分子や生体分子を含むナノ構造研究に展開していく可能性が有る。高品質ダイヤモンド結晶膜、ゲート絶縁膜用CaF2膜を用いた高出力MESFET、MISFETが最も実用に近いデバイスとして期待されるが、それらの高周波化、高温動作、センサーへの展開、また単一正孔トランジスタの作成方法の高度化による実用化への進展も期待される。 今後の進展の中でｎドーピングへのチャレンジにも期待したい。 |
| 本研究チームの様にダイヤモンドの材料技術から物性研究、デバイスへの展開までが、一グループ内で行われることは研究の高効率化、指針の確立の上で極めて重要で、他に例も無くダイヤモンドのエレクトロニクスの応用について先導的貢献を果たしている。
ダイヤモンド表面状態の制御機構と表面チャネル内の電気伝導機構の研究は、相互に密接な関連を有すると共にデバイスの高性能化、高信頼性化を実現して行く上で不可欠である。今後更にこれらの現象の解明がすすむことを期待する。 |