第 4 章 金属電極/リンドープ n 型ダイヤモンド半導体界面における電子の輸 送機構
4.2 金属/高濃度リンドープ n 型ダイヤモンド半導体/金属構造の作製と電流-電圧特性
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第 4 章 金属電極/リンドープ n 型ダイヤモンド半導体界面における電子の輸
内側の円 した。図4 線性を示す 半導体界面 または熱電 高濃度リン のI-V特性 も意味して として動作 対称になっ れる。つま 構造になっ 補足とし
円形電極と外 .2に、電極間 すオーミック 面にショット 電子電界放出 ンドープn型 性の結果は、最 ている。これ 作できること ていること り、両側の ていると考 して逆S字特
図
図4.2 電極 外側のドーナ
間隔18 μm 特性ではな キー障壁が存
（TFE: therm 型ダイヤモン
最近接ホッ は、最近接ホ を示唆する大 から、熱平衡 電極界面に同 考えられる。
特性について -60 -40 -20 0 20 40 60
Current (μA)
-4
～ ～
図4.1 MHM構
極間隔18 μm ナツ型電極の
を有するM く、逆S字特 存在し、その mionic field e
ド半導体が最 ピング伝導層 ホッピング伝 大事な知見で 衡状態におけ 同等のショッ て述べる。図4
4 -2
Phosphorus Spacing = 18 Room tempe n+型ダ ダイヤモ
66 構造の上面図
mのMHM構 の間に電圧を
MHM構造の
特性を示して の輸送機構が
emission）に支 最近接ホッピ 層でも金属と 伝導を示すn である。また けるバンドダ ットキー障壁 4.3に、ショ
0 Voltage (V concentration 8 μm
erature ダイヤモンド
モンド(111)I
図および断面
構造における 印加して、電 のI-V特性を示 ている。逆S がトンネル、つ
支配的である ピング伝導を との界面にシ n型ダイヤモ た、MHM 構 ダイアグラム 壁が形成され ットキーバリ
2 V)
n: 1×1020 cm -半導体 Ib基板
面図
るI-V特性 電流-電圧（
示す。MHM S字特性は、
つまりは電界 ることを示唆 を示すことを ショットキー モンド薄膜が 構造の I-V特 ムも左右対称 れており、ダ リアダイオー
4
-3
～～
（I-V）特性を M構造のI-V
金属/n+型ダ 界放出（FE: fi 唆している。
を明らかにし ー障壁が形成 が、半導体電 特性が、原点 称になってい ダブルショッ ードのI-V特
を室温で測定 V特性は、直 ダイヤモンド field emission 第3章で、
しており、こ 成されること 電子デバイス 点に対して点 いると考えら ットキー界面 特性を示す。
定 直 ド
n）
点 面
図4.3(a)は、
リアダイオ キーバリア アダイオー は、図 4.3(
ショットキ /金属構造の 場合、金属 特性がS字 要素となる
(c)(d
図4.4
、逆方向特性 オードのI-V特 アダイオード ードを、二つ
(b)の特性を有 キー界面の
I-のI-V特性は 属/半導体/金属 字特性を示す
。
(a)逆方 d)は、(a)およ
4 ダブルショ TEに支
(a)
(c)
性が熱電子放 特性である。
のI-V特性で 向い合せに接 有するショ V特性である は、S字特性を 属構造のI-V すか、逆S字特
図4.3 向電流がTE よび(b)の界面
ョットキー界 電流
電流 支配的
放出（TE: th 図4.3(b)は である。また
接合したとき ットキーバリ る。図4.3(c) を持つ。一方 V特性は、逆
特性を示すか
ショットキー Eに支配的、
面を用いてダ
界面を想定し ダブルショ
電圧 電圧
67 hermionic em は、逆方向特 た、図4.3(c) きのダブルシ リアダイオー )より、逆方向 方、図4.3(d) 逆S字特性を
かは、界面に
ーバリアダイ (b)逆方向電 ダブルショッ
したMHM構 ットキー界 FE、TFE
mission）に支 特性がFE、T
は、図4.3(a ショットキー ードを、二つ 向特性がTE )より、逆方 を持つ。この
における電子
イオードのI 電流がFE、T ットキー界面
構造のバンド 界面を形成す
Eに支配的
(b)
(d)
支配的である
FEに支配的
a)の特性を有 ー界面の I-V つ向い合せに Eに支配的で 向特性がFE のため、金属 子の主な輸送
I-V特性
TFEに支配的
面を形成した
ダイアグラム ると
電流
電流
る場合のショ 的である場合 有するショッ V 特性である に接合したと である場合、金
E、TFEに支 属/半導体/金属
送機構を決定
的な場合 たときのI-V
ム（電圧印加 電圧 電圧
ットキーバ 合のショット ットキーバリ る。図 4.3(d) きのダブル 金属/半導体 支配的である 属構造のI-V 定する重要な
特性
加時）
バ
) ル 体 V な
図4.4に に電圧を印 徴を持った 算を行う。