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富士通研究所さんのHPに簡単な説明がありました。それを使って説明します。 まず、原理から。 参照ページの「ちょっと難しい」にバンド図があります。この図には2つの接合が あります。右の接合が重要な「ヘテロ接合」で、バンドギャップEgの異なる2種の 半導体の接合です。Egの小さいGaAsはノンドープで、Egの大きなAlGaAsにのみド ーピング(変調ドープ)すると、AlGaAsで発生した電子はエネルギーの低いGaAsに 落ちます。別の言葉で言えば、GaAsの方が電子親和力が強いので電子はAlGaAsか ら移動します。 (PN接合の勉強をした時にバンド図を画いたと思いますが、P型とN型でフェルミレ ベルの位置が異なるために接合するとバンドが斜めになり、電子(と正孔)が移動 することを覚えていると思いますが、電子はエネルギーの高い所から低い所へ移 動するという点で同じです。) 以上のようにして2DEG(2次元電子ガス)を形成します。ここは不純物ドープされて いないので、電子は高移動度です。 さて、左側の接合は「ショットキー接合」です。接合の右側は先程のAlGaAs、左 側は金属電極です。この電極(ゲート)に電圧をかけることで、2DEG濃度を制御し ます。 製造フローについては専門からちょっとずれてしまうので、後半は端折って説明し ます。 まず、GaAs基板上に高純度GaAsやAlGaAsを成長するのは、参照ページの「どうや って作るの?」にあります、MOCVD法や蒸着を超高純度、高精度にしたMBE(分子線 エピタキシー)法で行います。 その後は、ソース、ドレイン、ゲート電極というのを見てわかる通り、SiのMOS トランジスタと概念的には同じです。勿論、化合物半導体に適した材料、プロセス 条件、構造がありますので、同じラインでは作れませんし、担当者も互いに相手の ことはよくわからないといった、専門的な話になって行きます。 また、使用する材料もGaAs, AlGaAsの組み合わせは一番古いもので、性能を上げる ためにInGaAs, InAlAs等色々な材料で開発が行われています。 以上
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