JP2010535413A - Ge基盤の金属・絶縁体転移薄膜、その金属・絶縁体転移薄膜を含むMIT素子、及びそのMIT素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (20)
- 基板上にゲルマニウム(Ge)単元素物質から形成され、所定転移電圧で不連続金属・絶縁体転移(MIT)が発生するGe基盤のMIT薄膜。
- 前記基板は、シリコン(Si)、Ge、GaAs、GaSb、InP、InAs、及びAlAsのうちの1つを含み、n型、p型、及び非ドープ型のうちの1つの型を有し、
前記Ge基盤のMIT薄膜は、低濃度の正孔を含み、不連続MIT特性を有することを特徴とする請求項1に記載のGe基盤のMIT薄膜。 - 前記基板は、前記基板の上面にバッファ層を備え、
前記Ge基盤のMIT薄膜は、スパッタリング法、MBE(molecular beam epitaxy)法、電子ビーム蒸着法、熱蒸着法、ALE(atomic layer epitaxy)法、PLD(pulsed laser deposition)法、CVD(chemical vapor deposition)法、ゾル・ゲル法、及びALD(atomic layer depostion)法のうちの1つを使用することにより、150〜200nmの厚さを有するように形成されたことを特徴とする請求項2に記載のGe基盤のMIT薄膜。 - 前記バッファ層は、SiO2層、SiN層、Si3N4層、及びAl2O3層のうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項3に記載のGe基盤のMIT薄膜。
- 前記基板は、前記Ge基盤のMIT薄膜と同一の格子構造を有する非ドープ型GaAs基板であるか、または前記Ge基盤のMIT薄膜の格子定数と約7%異なる格子定数を有する非ドープ型Si基板であり、
前記Ge基盤のMIT薄膜は、MBE法を用いることにより前記基板上に、150〜200nmの厚さを有するように形成されることを特徴とする請求項1に記載のGe基盤のMIT薄膜。 - 基板と、
前記基板上にゲルマニウム(Ge)単元素物質から形成され、所定転移電圧で不連続金属・絶縁体転移(MIT)が生じるGe基盤のMIT薄膜と、
前記Ge基盤のMIT薄膜に接触する少なくとも2つの薄膜電極と
を備えるMIT素子であって、
前記薄膜電極を介して印加される電圧または電流によって、前記Ge基盤のMIT薄膜において前記不連続MITが発生することを特徴とするMIT素子。 - 前記少なくとも2つの薄膜電極は、第1の薄膜電極と第2の薄膜電極とを備え、
前記MIT素子は、第1の薄膜電極が前記基板上に形成され、前記Ge基盤のMIT薄膜が前記第1の薄膜電極上に形成され、前記第2の薄膜電極が前記Ge基盤のMIT薄膜上に形成される垂直型構造、又は前記Ge基盤のMIT薄膜が前記基板上に形成され、前記第1の薄膜電極と前記第2の薄膜電極とが前記Ge基盤のMIT薄膜の両側面に、互いに対向するように形成される水平型構造を有することを特徴とする請求項6に記載のMIT素子。 - 前記基板は、シリコン(Si)、Ge、GaAs、GaSb、InP、InAs、及びAlAsのうちの1つを含み、n型、p型、及び非ドープ型のうちの1つの型を有し、
前記Ge基盤のMIT薄膜は、低濃度の正孔を含み、不連続MIT特性を有することを特徴とする請求項6に記載のMIT素子。 - 前記基板は、前記基板の上面にバッファ層を備え、
前記Ge基盤のMIT薄膜は、スパッタリング法、MBE法、電子ビーム蒸着法、熱蒸着法、ALE法、PLD法、CVD法、ゾル・ゲル法、及びALD法のうちの1つを用いることにより形成されることを特徴とする請求項8に記載のMIT素子。 - 前記バッファ層は、SiO2層、SiN層、Si3N4層、及びAl2O3層のうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項9に記載のMIT素子。
- 前記基板は、前記Ge基盤のMIT薄膜と同一の格子構造を有する非ドープ型GaAs基板であるか、または前記Ge基盤のMIT薄膜の格子定数と約7%異なる格子定数を有する非ドープ型Si基板であり、
前記Ge基盤のMIT薄膜は、前記基板上に、MBE法を用いて形成されることを特徴とする請求項6に記載のMIT素子。 - 前記薄膜電極は、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、TaN、TaW、WN、TiN、TiW、ポリシリコン(poly−Si)、IrO、RuO、InSnO(InO:Sn)、又はZnOのうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項6に記載のMIT素子。
- 前記薄膜電極のうちの1つに抵抗が接続されることを特徴とする請求項6に記載のMIT素子。
- 前記MIT素子は、MIT電池、MIT発光素子、MITセンサ、MIT2端子スイッチング素子、MIT3端子スイッチング素子(トランジスタ)、MITメモリ、MIT振動子、及びMIT RF素子のうち、少なくとも1つに適用可能であることを特徴とする請求項6に記載のMIT素子。
- 基板上に第1の薄膜電極を形成するステップと、
前記第1の薄膜電極上に、前記基板上にゲルマニウム(Ge)単元素物質から形成され、所定転移電圧で不連続金属・絶縁体転移(MIT)が発生するGe基盤のMIT薄膜を形成するステップと、
前記Ge基盤のMIT薄膜上に第2の薄膜電極を形成するステップと
を含むMIT素子を製造する方法。 - 基板上に、前記基板上にゲルマニウム(Ge)単元素物質から形成され、所定転移電圧で不連続金属・絶縁体転移(MIT)が生じるGe基盤のMIT薄膜を形成するステップと、
前記基板上に、前記Ge基盤のMIT薄膜の両側面及び上面の一部に、第1の薄膜電極と第2の薄膜電極との間で所定間隔を有するように、前記第1の薄膜電極と前記第2の薄膜電極とを形成するステップと
を含むMIT素子を製造する方法。 - 前記基板は、非ドープ型GaAs基板であるか、または非ドープ型シリコン(Si)基板であり、
前記Ge基盤のMIT薄膜は、前記基板上に、MBE法を用いることにより形成され、
前記基板が前記非ドープ型GaAs基板である場合、前記非ドープ型GaAs基盤は、前記Ge基盤のMIT薄膜と同じ格子構造を有し、
前記基板が非ドープ型Si基板である場合、前記非ドープ型Si基板は、前記Ge基盤のMIT薄膜の格子定数と約7%異なる格子定数を有することを特徴とする請求項16に記載の方法。 - 前記Ge基盤のMIT薄膜は、400〜500℃の温度、10-10〜10-9torrの圧力で10分間、前記Ge基盤のMIT薄膜を成長させることにより形成されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記基板は、Si、Ge、GaAs、GaSb、InP、InAs、及びAlAsのうちの1つを備え、n型、p型、及び非ドープ型のうちの1つの型を有し、
前記方法は、前記基板上に、バッファ層を形成するステップをさらに備え、
前記Ge基盤のMIT薄膜は、スパッタリング法、MBE法、電子ビーム蒸着法、熱蒸着法、ALE法、PLD法、CVD法、ゾル・ゲル法、及びALD法のうちの1つを使用することにより形成されることを特徴とする請求項16に記載の方法。 - 前記Ge基盤のMIT薄膜は、前記スパッタリング法を用いることと、前記Ge基盤のMIT薄膜を400〜500℃の温度、10-6〜10-5torrの圧力で5分間成長させることとにより、形成されることを特徴とする請求項19に記載の方法。
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