本久　順一 (モトヒサ　ジユンイチ)

情報科学研究院　情報エレクトロニクス部門　集積システム分野教授
Last Updated :2025/06/07

■研究者基本情報

学位

  • 博士(工学), 東京大学

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研究者番号

  • 60212263

ORCID ID

J-Global ID

研究キーワード

  • 選択成長
  • 有機金属気相成長
  • 量子ドット
  • 結晶成長
  • 半導体
  • フォトニック結晶
  • 表面超格子
  • フォトルミネセンス
  • ヘテロ構造
  • 論理回路
  • 半導体ナノワイヤ
  • 有機金属気相成長法
  • 再成長
  • マスクパターン
  • 線欠陥・点欠陥導入構造
  • スーパーアトム
  • 人工結晶
  • 多段原子ステップ
  • 光取り出し効率
  • 原子ステップ
  • 顕微フォトルミネセンス
  • ナノ構造周期配列構造
  • 人工原子
  • フォトニックバンドギャップ
  • 単一光子光源
  • 加工基板
  • 3角格子
  • 時間領域差分(FDTD)法
  • 電界効果トランジスタ
  • フォトニック結晶スラブ
  • 半導体デバイス
  • 半導体物性
  • 半導体ナノ構造
  • 半導体結晶成長

研究分野

  • ナノテク・材料, 光工学、光量子科学
  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学）, 電子デバイス、電子機器
  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学）, 電気電子材料工学
  • ナノテク・材料, 結晶工学
  • ナノテク・材料, 応用物性

担当教育組織

■経歴

経歴

  • 2020年04月 - 現在
    北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, センター長, 日本国
  • 2006年04月 - 現在
    北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授
  • 2001年04月 - 2006年03月
    北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 助教授
  • 1994年04月 - 2001年03月
    北海道大学, 量子界面エレクトロニクス研究センター, 助教授
  • 1993年04月 - 1994年03月
    北海道大学, 量子界面エレクトロニクス研究センター, 講師

学内役職歴

  • 量子集積エレクトロニクス研究センター長, 2020年4月1日 - 2022年3月31日
  • 量子集積エレクトロニクス研究センター長, 2022年4月1日 - 2024年3月31日
  • 量子集積エレクトロニクス研究センター長, 2024年4月1日 - 2026年3月31日

■研究活動情報

論文

その他活動・業績

  • 電気めっき法によるGaNへのPt電極の形成と電気特性評価
    小原康, 島内道人, 佐藤威友, 本久順一, 応用物理学会北海道支部/日本光学会北海道支部合同学術講演会講演予稿集, 55th-16th, 2020年
  • Photoluminescence of Zn-Doped InP Nanowires: Mixing of Crystal Structures, Donor-Acceptor Pair Recombination, and Surface Effects　　　　　　　　　　　　　　　
    J. Motohisa, H. Kameda, M. Sasaki, S. Hara, K. Tomioka, Collected Abstract of the 29th International Conference on Defects in Semiconductors (ICDS 2017), Matsue, Japan, July 31-August 4, 2017, TuP-33, 1, 2, 2017年08月, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Density Control of InP-based Nanowires and Nanowire Quanutm Dots　　　　　　　　　　　　　　　
    S. Yanase, H. Sasakura, S. Hara, J. Motohisa, Collected Abstract of the 35th Electronic Materials Symposium (EMS-35), Moriyama, Japan, July 6-8, 2016, Th3-2, 1, 2, 2016年07月, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Growth and Characterization of Vertical Nanocavity Using Core-Multishell Nanowires　　　　　　　　　　　　　　　
    T. Wada, S. Hara, J. Motohisa, Collected Abstract of the 2015 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2015), Sapporo, Japan, September 27-30, 2015, D-4-3, 1, 2, 2015年09月, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • 低振幅信号検出に向けた確率共鳴型Ring-delay-line ADC (集積回路)
    木下 康大, 池辺 将之, 本久 順一, 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報, 115, 124, 33, 36, 2015年07月02日
    電子情報通信学会, 日本語
  • 低振幅信号検出に向けた確率共鳴型Ring-delay-line ADC (情報センシング)
    木下 康大, 池辺 将之, 本久 順一, 映像情報メディア学会技術報告 = ITE technical report, 39, 22, 33, 36, 2015年07月
    映像情報メディア学会, 日本語
  • Photoluminescence Study of Doping-Induced Crystal Structure Transition in Indium Phosphide Nanowires　　　　　　　　　　　　　　　
    H. Kameda, S. Yanase, K. Tomioka, S. Hara, J. Motohisa, Collected Abstract of the 17th International Conference on Modulated Semiconductor Structures (MSS-17), Sendai, Japan, July 26-31, 2015, Mo-PM-33, 1, 1, 2015年07月, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • A-1-27 NAND型遅延線路を用いた複数位相型TDCの間欠動作(A-1.回路とシステム,一般セッション)
    内田 大輔, 池辺 将之, 本久 順一, 佐野 栄一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2015, 27, 27, 2015年02月24日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • CI-4-4 III-Vナノワイヤ/Siヘテロ接合界面のトンネルFET応用(CI-4.低消費電力スティープスロープFET技術の現状と展望,依頼シンポジウム,ソサイエティ企画)
    冨岡 克広, 本久 順一, 福井 孝志, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2015, 2, "SS, 94"-"SS-95", 2015年02月24日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • Design and Growth of Nanowire Nanocavity　　　　　　　　　　　　　　　
    T. Wada, S. Hara, J. Motohisa, Collected Abstract of the 2014 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2014), Tsukuba, Japan, September 8-11, 2014, PS-13-12, 1, 2, 2014年09月, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • 自動しきい値補償型Dickson Charge Pumpによる整流特性の効率化
    KAN Xie, 池辺将之, 本久順一, 佐野栄一, 電子情報通信学会技術研究報告, 114, 120(ICD2014 19-30), 2014年
  • 間欠動作TDCを用いたシングルスロープADC構成の検討
    染谷槙人, 内田大輔, 池辺将之, 本久順一, 佐野栄一, 電子情報通信学会技術研究報告, 114, 120(ICD2014 19-30), 2014年
  • 半導体ナノワイヤを用いた高効率太陽電池に関する研究
    本久順一, 原真二郎, 岩谷直治記念財団研究報告書, 36, 101, 103, 2013年08月01日
    日本語
  • A-1-14 11bit 5.luW複数位相型TDC付きマルチスロープADC(A-1.回路とシステム)
    金 基秀, 内田 大輔, 池辺 将之, 本久 順一, 佐野 栄一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2013, 14, 14, 2013年03月05日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • 複数位相型TDC付きシングルスロープADCの動作タイミングによる低電力化
    内田大輔, 染谷槙人, 池辺将之, 本久順一, 佐野栄一, 電子情報通信学会技術研究報告, 113, 112(ICD2013 24-46), 2013年
  • Composition-Dependent Growth Dynamics of InGaAs Nanowires in Selective-Area Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy　　　　　　　　　　　　　　　
    Y. Kohashi, S. Hara, J. Motohisa, Collected Abstract of the 2013 International Symposium on Advanced Nanodevices and Nanotechnology (ISANN 2013), Poipu Beach, Kauai, Hawaii, USA, December 8-13, 2013, Thu2-5, 1, 1, 2013年, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Study on the Lateral Growth on GaAs Nanowires　　　　　　　　　　　　　　　
    T. Wada, Y. Kohashi, S. Hara, J. Motohisa, Collected Abstract of the 32nd Electronic Materials Symposium (EMS-32), Moriyama, Japan, July 10-12, 2013, Fr1-12, 1, 2, 2013年
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Influence of V/III Ration on the Growth of InGaAs Nanowires in Selective-Area MOVPE　　　　　　　　　　　　　　　
    Y. Kohashi, S. Hara, J. Motohisa, Collected Abstract of the 40th International Sympsium on Compound Semiconductors (ISCS 2013), Kobe, Japan, May 19-23, 2013, WeB2-2, 1, 2, 2013年, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • シングルスロープA/D変換器の高速化に向けたインターリーブ型ランプ波形発生器 (集積回路)
    内田 大輔, 池辺 将之, 本久 順一, 電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報, 112, 159, 45, 48, 2012年07月26日
    電子情報通信学会, 日本語
  • 単一画像を用いた局所適応型高速霧補正技術(高機能イメージセンシングとその応用)
    水野 暁, 池辺 将之, 五十嵐 正樹, 本久 順一, 映像情報メディア学会技術報告, 36, 20, 9, 12, 2012年05月21日
    我々はダークチャンネルの局所特徴を用いた単一画像からの高速霧補正技術を提案する.単一画像からの霧補正では,霧のかかった単一の画像から霧の透過マップを算出することにより霧の無い画像が得られる.この処理には複雑な行列演算が必要なため,計算コストが高くなってしまう.より高速な透過マップ整形を行うために,我々はダークチャンネルの局所ヒストグラムに着目した.提案手法では,局所ヒストグラムを用いることによりダークチャンネルを整形する.既存手法の数十倍の高速化を実現し,メモリ消費の低減にも成功した., 一般社団法人映像情報メディア学会, 日本語
  • 局所適応型輝度補正におけるパラメータ決定の自動化に関する研究
    加藤 直人, 池辺 将之, 本久 順一, 下山 荘介, 研究報告コンピュータビジョンとイメージメディア（CVIM）, 2012, 18, 1, 6, 2012年05月16日
    本稿では局所ヒストグラム平坦化を基にしたダイナミックレンジ圧縮技術の自動制御手法を提案する．局所ヒストグラム平坦化ではフィルタカーネル毎のヒストグラムを用いて補正関数を生成する．フィルタカーネル内の輝度値に偏りが大きい場合，補正関数の勾配が急になり不自然なコントラスト強調を招く．我々は今までに，補正関数の変動域に対して上限値と下限値を設定し，変動域を制限する手法を提案してきた．本研究は，画像の情報を利用して上限値と下限値を自動的に決定することを目的とする．特に今回の報告では，夜景画像を対象とし，その補正において影響が大きい上限値を決定した．夜景画像の補正指針として，主に，暗い領域を良好に認識できるように補正すること，光源等の比較的明るい領域を適切な明るさに補正することを考慮した．指針を基に上限値を手動で決定したところ，画像のヒストグラムとエッジ量が上限値の決定に寄与しているという知見を得た．提案手法では，この知見に基づいて上限値の自動化を行なった．主観評価を行ったところ，提案手法は既存手法に比べ，画像補正が適切であるいう結果が得られた．In this paper, we propose an automatic control method of parameters for local adaptive tone mapping based on Local Histogram Equalization (LHE). The tone mapping function is generated by a cumulative histogram in LHE. When luminance in the filter kernel has a large bias, gradient of mapping function is steep and the mapped image has unnatural artifacts. By setting upper and lower limits of fluctuation range of tone mapping function, our conventional method controls spatial contrast of the image. Our goal is setting upper and lower limits automatically. In this study, we focus on nightscape image and propose automatic control with upper limits. We have two main considerations about enhancement of nightscape image: remedying obscure regions, and adjusting bright regions like lights appropriately. Based on the considerations, we found knowledge that edge and histogram of the image have a relationship with upper limits. In subjective evaluation of the image quality, we confirmed that our method is better than conventional one., 日本語
  • A-1-2 低消費電力TDC付きマルチスロープAD変換器(A-1.回路とシステム,一般セッション)
    金 基秀, 池辺 将之, 本久 順一, 雨宮 好仁, 佐野 栄一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2012, 2, 2, 2012年03月06日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • C-12-67 DCオフセット除去機能を持つダイレクトコンバージョンミキサ(C-12.集積回路,一般セッション)
    近藤 亮, 池辺 将之, 本久 順一, 雨宮 好仁, 佐野 栄一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2012, 2, 139, 139, 2012年03月06日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • Zinc Blende and Wurtzite Crystal Phase Mixing and Transition in Indium Phosphide Nanowires (vol 11, pg 4314, 2011)
    Keitaro Ikejiri, Yusuke Kitauchi, Katsuhiro Tomioka, Junichi Motohisa, Takashi Fukui, NANO LETTERS, 12, 1, 524, 525, 2012年01月
    英語, その他
  • Selective-Area Growth of Highly Uniform and Thin InGaAs Nanowires by Two-Step growth Method　　　　　　　　　　　　　　　
    Y. Kohashi, S. Sakita, S. Hara, J. Motohisa, Collected Abstract of the 2012 Material Research Society (MRS) Fall Meeting, Boston, Massachusetts, USA, November 25-30, 2012, FF9.01, 1, 1, 2012年, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Control of Diameter and Pitch of InGaAs Nanowire Arrays in Selective-Area Metal-Organic Vapor-Phase Epitaxy　　　　　　　　　　　　　　　
    Y. Kohashi, S. Sakita, S. Hara, J. Motohisa, Collected Abstract of the 2012 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2012), Kyoto, Japan, September 25-27, 2012, C-2-3, 1, 2, 2012年, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Fabrication of Highly Uniform InGaAs Nanowires in 30 nm-Diameter Openings with Lower Density in Selective-Area Metal-Organic Vapor-Phase Epitaxy　　　　　　　　　　　　　　　
    Y. Kohashi, Y. Kobayashi, M. Yatago, S. Hara, J. Motohisa, Collected Abstract of the 31st Electronic Materials Symposium (EMS-31), Izu, Japan, July 11-13, 2012, Th5-2, 1, 2, 2012年
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Fast bilateral filtering using recursive moving sum
    IGARASHI Masaki, IKEBE Masayuki, SHIMOYAMA Sohsuke, MOTOHISA Junichi, Nonlinear Theory Its Appl IEICE (Web), 3, 2, 222-232 (J-STAGE), 232, 2012年
    We propose a constant-time algorithm for a bilateral filter. Bilateral filter can be converted into the operation of three-dimensional (3D) convolution. By using recursive moving sum, we can reduce the number of calculations needed to construct a pseudo-Gaussian filter. Applying one-dimensional Gaussian filter to the 3D convolution, we achieved a constant-time bilateral filter. We used a 3-GHz CPU without SIMD instructions, or multi-thread operations. We confirmed our proposed bilateral filter to be processed in constant time. In practical conditions, high PSNR values over 40 dB are obtained., 一般社団法人 電子情報通信学会, 英語
  • 局所的輝度補正手法におけるハロー効果制御の検討(2011 International Image Sensor Workshop(IISW)関連およびイメージセンサ一般)
    下山 荘介, 池辺 将之, 五十嵐 正樹, 水野 暁, 本久 順一, 映像情報メディア学会技術報告, 35, 47, 9, 12, 2011年11月11日
    広ダイナミックレンジ(HDR:High Dynamic Range)圧縮に有効である局所ヒストグラム平均化手法(LHE:Local Histogram Equalization)は演算量が膨大であり,画質に不自然さが残る.演算量改善のためヒストグラムの階級数削減、画素の市松模様型の取得,ラインバッファへの格納を採用した.結果として局所ヒストグラムの演算はO(1)で実行される.次に,画質改善のためガンマ補正関数の合成によるヒストグラム平均化の近似を検討した.また,階級平均値の導入による局所ヒストグラムの制御を提案し,ハロー効果の抑制・制御を可能にした.ハロー効果の制御について感性評価を行い,制御パラメータの範囲を設定した。, 一般社団法人映像情報メディア学会, 日本語
  • A-1-37 TDC付きシングルスロープ用AD変換器用メタステーブル抑制回路(A-1.回路とシステム,一般セッション)
    金 基秀, 池辺 将之, 本久 順一, 雨宮 好仁, 佐野 栄一, 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集, 2011, 37, 37, 2011年08月30日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • A-1-24 能動インダクタ負荷によるIF増幅器付き電流駆動型受動ミキサ(A-1.回路とシステム,一般セッション)
    近藤 亮, 池辺 将之, 本久 順一, 雨宮 好仁, 佐野 栄一, 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集, 2011, 24, 24, 2011年08月30日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • A-4-7 局所的画像変換によるマッハバンドに関する一考察(A-4.信号処理,一般セッション)
    下山 荘介, 池辺 将之, 五十嵐 正樹, 水野 暁, 本久 順一, 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集, 2011, 101, 101, 2011年08月30日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • 23aTN-2 単一ウルツ鉱型InP/InAs/InPコアマルチシェルナノワイヤーの偏光ルミネッセンス(23aTN 微粒子・ナノ結晶,領域5(光物性))
    舛本 泰章, 平田 裕基, Mohan P., 本久 順一, 福井 孝志, 日本物理学会講演概要集, 66, 2, 777, 777, 2011年08月24日
    一般社団法人日本物理学会, 日本語
  • 高速局所的輝度補正技術の高画質化の検討(高機能イメージセンシングとその応用)
    下山 荘介, 池辺 将之, 五十嵐 正樹, 水野 暁, 本久 順一, 映像情報メディア学会技術報告, 35, 19, 13, 16, 2011年05月20日
    広ダイナミックレンジ(HDR:High Dynamic Range)圧縮に有効である局所ヒストグラム平均化手法(LHE:Local Histogram Equalization)は演算量が膨大であり,画質に不自然さが残る.演算量改善のためヒストグラムの階級数削減、画素の市松模様型の取得,ラインバッファへの格納を採用した.結果として局所ヒストグラムの演算はO(1)で実行される.次に,画質改善のためガンマ補正関数の合成によるヒストグラム平均化の近似を検討した.また,階級平均値の導入による局所ヒストグラムの制御を提案し,階級数削減に起因するストライプアーティファクト・ハロー効果を抑制した.C++によるシミュレーションでは200万画素に対し0.45sの処理速度を実現した。, 一般社団法人映像情報メディア学会, 日本語
  • C-2-32 マルチバンド無線通信用インダクタレス低雑音増幅器の設計(C-2.マイクロ波A(マイクロ波・ミリ波能動デバイス),一般セッション)
    近藤 亮, 池辺 将之, 本久 順一, 佐野 栄一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2011, 1, 70, 70, 2011年02月28日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • A-1-34 位相変動方向検出回路による周期比較方式PLL(A-1.回路とシステム,一般セッション)
    牧原 幸伸, 池辺 将之, 本久 順一, 佐野 栄一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2011, 34, 34, 2011年02月28日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • D-11-66 帰納的定義による高速な画像フィルタの提案(D-11.画像工学,一般セッション)
    五十嵐 正樹, 池辺 将之, 下山 荘介, 本久 順一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2011, 2, 66, 66, 2011年02月28日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • D-11-67 複合関数による高機能ダイナミックレンジ圧縮手法の検討(D-11.画像工学,一般セッション)
    下山 荘介, 池辺 将之, 五十嵐 正樹, 山野 健太, 本久 順一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2011, 2, 67, 67, 2011年02月28日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • D-11-92 低ビット誤差拡散画像の高ビット画像復元(D-11.画像工学,一般セッション)
    水野 暁, 池辺 将之, 本久 順一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2011, 2, 92, 92, 2011年02月28日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • 高ダイナミックレンジ画像合成技術と適応的局所トーンマッピング
    池辺将之, 下山荘介, 本久順一, 応用物理学関係連合講演会講演予稿集(CD-ROM), 58th, 2011年
  • InP Nanowire Light Emitting Diodes　　　　　　　　　　　　　　　
    S. Maeda, K. Tomioka, S. Hara, J. Motohisa, Collected Abstract of the 2011 Material Research Society (MRS) Fall Meeting, Boston, Massachusetts, USA, November 28-December 2, 2011, BB20.48, 1, 1, 2011年, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Effect of Growth Temperature on the Growth of InGaAs Nanowires in Selective-Area MOVPE　　　　　　　　　　　　　　　
    Y. Kohashi, S. Hara, J. Motohisa, Collected Abstract of the 2011 International Symposium on Advanced Nanodevices and Nanotechnology (ISANN 2011), Kaanapali, Maui, Hawaii, USA, December 4-9, 2011, P1-5, 1, 1, 2011年, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Fabrication of III-V Nanowire-Based Surrounding-Gate Transistors on Si Substrate　　　　　　　　　　　　　　　
    K. Tomioka, J. Motohisa, S. Hara, T. Fukui, Collected Abstract of the 220th ECS Meeting and Electrochemical Energy Summit, Boston, Massachusetts, USA, October 9-14, 2011, #1885, 1, 1, 2011年, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Fabrication and Characterization of InAs Nanowire Vertical Surrounding-Gate FETs　　　　　　　　　　　　　　　
    Y. Kobayashi, Y. Kohashi, S. Hara, J. Motohisa, Collected Abstract of the 2011 International Workshop on Quantum Nanostructures and Nanoelectronics (QNN 2011), Tokyo, Japan, October 3-4, 2011, P-55, 1, 1, 2011年, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Study on the Growth of In-Rich InGaAs Nanowires by Selective-Area Metal-Organic Vapor-Phase Epitaxy　　　　　　　　　　　　　　　
    Y. Kohashi, S. Hara, J. Motohisa, Collected Abstract of the 2011 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2011), Nagoya, Japan, September 28-30, 2011, KM-5-4, 1, 2, 2011年, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Composition-Dependent Growth Dynamics of InGaAs Nanowires in Selective-Area MOVPE　　　　　　　　　　　　　　　
    Y. Kohashi, T. Sato, S. Hara, T. Fukui, J. Motohisa, Collected Abstract of the 38th International Sympsium on Compound Semiconductors (ISCS 2011), Berlin, Germany, May 22-26, 2011, Tu-4A.4, 1, 2, 2011年, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • 応用物理分野におけるアカデミック・ロードマップ
    松田 一成, 江馬 一弘, 野田 武司, 早瀬 潤子, 本久 順一, 渡部 平司, 應用物理, 79, 8, 690, 690, 2010年08月10日
    日本語
  • インターリーブを用いたシングルスロープAD変換器用高速ランプ波形発生器(アナログ,アナデジ混載,RF及びセンサインタフェース回路)
    牧原 幸伸, 申 武雄, 池辺 将之, 本久 順一, 佐野 栄一, 映像情報メディア学会技術報告, 34, 29, 89, 93, 2010年07月22日
    いままでに、CMOSイメージセンサの"Single-Slope型A/D"の量子化誤差をTDC:Time to Digital Converterで再計測する方法を提案してきた。本方式では、後段TDCの変換bit数nに対応して、2^n倍の高速化を実現できる。それに伴い、高速なランプ発生器を必要とする。今回、複数DACのインターリーブ動作及び出力加算による高速化を検討した。複数DACを用いても、量子化単位の規模増加は無く、全体構成においての回路規模は、信号線及び加算要素の増加で済む。m bitのDACunitを2^<n-m>個組み合わせたインターリーブ加算出力は、DACunit単体の前出力値を2^1とすると、-2^1≦ΔVout≦2^<m-1>であるデルタ型DAC同様の機能性を実現できる。0.25umCMOSプロセスを用いて、電流制御型インターリーブ加算DACを設計した。200MHz動作をターゲットに10bitのDACunitを4個組み合わせたしたとき、800MHz相当の12bitのDAC出力を回路シミュレーションによって確認した。, 一般社団法人映像情報メディア学会, 日本語
  • 中央に重みをもつO(1)バイラテラルフィルタの提案(高機能イメージセンシングとその応用)
    五十嵐 正樹, 池辺 将之, 下山 荘介, 山野 健太, 本久 順一, 映像情報メディア学会技術報告, 34, 19, 17, 20, 2010年05月31日
    中央に重みをもつ空間フィルタを用いたバイラテラルフィルタの定数時間アルゴリズムを提案する.本手法では,バイラテラルフィルタを重み付きヒストグラム演算へ帰着させる.列ヒストグラムのラインバッファを用いることで,重み付きヒストグラムの演算量を低減し,高速なバイラテラルフィルタ演算を実現する.提案手法をソフトウェアで実装し評価した結果,バイラテラルフィルタの処理時間がフィルタカーネルサイズに依存しないことを確認した.また,PSNRによる画質評価では,40dBを超える高い値が得られた., 一般社団法人映像情報メディア学会, 日本語
  • 40年目の半導体超格子
    本久 順一, 早瀬 潤子, 永津 雅章, 納冨 昭宏, 應用物理, 79, 3, 190, 190, 2010年03月10日
    日本語
  • CT-2-4 InAs系ナノワイヤトランジスタ(CT-2.ポストCMOSデバイス技術?-III-V MOS,ナノワイヤデバイス,グラフェンデバイス-,チュートリアルセッション,ソサイエティ企画)
    本久 順一, 田中 智隆, 冨岡 克弘, 福井 孝志, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2010, 2, "SS, 45", 2010年03月02日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • C-2-19 ドレイン接地フィードバックを用いたUWB用低雑音増幅器(C-2.マイクロ波A(マイクロ波・ミリ波能動デバイス),一般セッション)
    近藤 亮, 池辺 将之, 本久 順一, 佐野 栄一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2010, 1, 62, 62, 2010年03月02日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • A-1-13 TDC付きシングルスロープADCの特性解析(A-1.回路とシステム,一般セッション)
    申 武雄, 池辺 将之, 牧原 幸信, 本久 順一, 佐野 栄一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2010, 13, 13, 2010年03月02日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • A-1-14 周期比較方式PLL発振周波数特性における雑音影響の評価(A-1.回路とシステム,一般セッション)
    牧原 幸伸, 池辺 将之, 本久 順一, 佐野 栄一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2010, 14, 14, 2010年03月02日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • D-11-39 ガンマ関数を用いた高性能局所ヒストグラム平均化手法の検討(D-11.画像工学,一般セッション)
    下山 荘介, 池辺 将之, 五十嵐 正樹, 山野 健太, 本久 順一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2010, 2, 39, 39, 2010年03月02日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • 熱ナノインプリントを利用したMOVPE選択成長
    井上理樹, 佐藤拓也, 池辺将之, 原真二郎, 福井孝志, 本久順一, 応用物理学関係連合講演会講演予稿集(CD-ROM), 57th, 2010年
  • インターリーブを用いたシングルスロープAD変換器用高速ランプ波形発生器
    牧原幸伸, SHIN Mhun, 池辺将之, 本久順一, 佐野栄一, 電子情報通信学会技術研究報告, 110, 140(ICD2010 21-38), 2010年
  • Growth Mechanism of III-V Semiconductor Nanowires in Selective-Area Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy　　　　　　　　　　　　　　　
    J. Motohisa, H. Yoshida, K. Ikejiri, Y. Kitauchi, K. Tomioka, S. Hara, K. Hiruma, T. Fukui, Collected Abstract of the 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2010), Honolulu, Hawaii, USA, December 15-20, 2010, 1, 1, 2010年, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Integration of III-V NW-Based Vertical FETs on Si and Device Concept for Tunnel FET Using III-V/Si Heterojunctions　　　　　　　　　　　　　　　
    K. Tomioka, J. Motohisa, S. Hara, K. Hiruma, T. Tanaka, T. Fukui, Collected Abstract of the 2010 Material Research Society (MRS) Fall Meeting, Boston, Massachusetts, USA, November 29-December 3, 2010, W5.5, 1, 1, 2010年, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Free-Standing GaAs/AlGaAs Heterostructure Nanowires with a Quantum Well Formed by Selective-Area Metal-Organic Vapor-Phase Epitaxy　　　　　　　　　　　　　　　
    K. Hiruma, A. Hayashida, T. Sato, S. Hara, J. Motohisa, T. Fukui, Collected Abstract of the 16th International Conference on Crystal Growth (ICCG-16), Beijing, China, August 8-13, 2010, 2010年, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Selective-Area Growth of InGaAs Nanowires on Si Substrate　　　　　　　　　　　　　　　
    K. Tomioka, J. Motohisa, S. Hara, K. Hiruma, T. Fukui, Collected Abstract of the Nano Science + Engineering Symposia, the SPIE Optics + Photonics Conferences 2010, San Diego, California, USA, August 1-5, 2010, 7768-8, 1, 1, 2010年, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Electrical Characterization of InGaAs Nanowire MISFETs Fabricated by Dielectric-First Process　　　　　　　　　　　　　　　
    Y. Kohashi, T. Sato, K. Tomioka, S. Hara, T. Fukui, J. Motohisa, Collected Abstract of the 29th Electronic Materials Symposium (EMS-29), Izu, Japan, July 14-16, 2010, 1, 2, 2010年
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Selective-Area MOVPE Growth Using Masked Substrates Prepared by Nanoimprint Lithography　　　　　　　　　　　　　　　
    M. Inoue, T. Sato, M. Ikebe, S. Hara, T. Fukui, J. Motohisa, Collected Abstract of the 29th Electronic Materials Symposium (EMS-29), Izu, Japan, July 14-16, 2010, 1, 2, 2010年
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Lattice-Mismatched Growth of InGaAs Nanowires Formed on GaAs (111)B by Selective-Area MOVPE　　　　　　　　　　　　　　　
    M. Yoshimura, K. Tomioka, K. Hiruma, S. Hara, J. Motohisa, T. Fukui, Collected Abstract of the 29th Electronic Materials Symposium (EMS-29), Izu, Japan, July 14-16, 2010, 1, 2, 2010年
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Fabrication of GaAs/InAs Axial Nanowires on Si by Selective-Area MOVPE with Regrowth Method　　　　　　　　　　　　　　　
    K. Tomioka, J. Motohisa, S. Hara, K. Hiruma, T. Fukui, Collected Abstract of the 37th International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS-37), Kagawa, Japan, May 31-June 4, 2010, p. 328, 328, 328, 2010年, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Fabrication and Characterization of InAs Tubular Channel FETs using Core-Shell Nanowires Grown by SA-MOVPE　　　　　　　　　　　　　　　
    T. Sato, J. Motohisa, E. Sano, S. Hara, T. Fukui, Collected Abstract of the 15th International Conference on Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy (ICMOVPE-XV), Incline Village, Nevada, USA, May 23-28, 2010, p. 31, 31, 31, 2010年, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Heteroepitaxial growth of InGaAs nanowires formed on GaAs(111)B by Selective-Area MOVPE　　　　　　　　　　　　　　　
    M. Yoshimura, K. Tomioka, K. Hiruma, S. Hara, J. Motohisa, T. Fukui, Collected Abstract of the 15th International Conference on Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy (ICMOVPE-XV), Incline Village, Nevada, USA, May 23-28, 2010, p. 19, 19, 19, 2010年, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • Selective-Area Growth of InGaAs Nanowires on Si Substrate　　　　　　　　　　　　　　　
    K. Tomioka, M. Yoshimura, J. Motohisa, S. Hara, K. Hiruma, T. Fukui, Collected Abstract of the 15th International Conference on Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy (ICMOVPE-XV), Incline Village, Nevada, USA, May 23-28, 2010, p. 19, 19, 19, 2010年, ［査読有り］
    英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
  • 局所領域サイズに依存しない高速局所コントラスト補正手法の検討(高機能イメージセンシングとその応用)
    下山 荘介, 池辺 将之, 五十嵐 正樹, 本久 順一, 映像情報メディア学会技術報告, 33, 56, 5, 8, 2009年12月10日
    広ダイナミックレンジ(HDR:High Dynamic Range)圧縮に有効である局所ヒストグラム平均化手法(LHE:Local Histogram Equalization)は演算量が膨大であり,画質に不自然さが残る.演算量改善のためヒストグラムの市松模様型の取得,ラインバッファへの格納を採用した.結果として局所ヒストグラムのメモリアクセスはO(1)で実行される.また画質改善のためガンマ関数の合成によるヒストグラム平均化の近似を検討した.輝度領域ごとにパラメータを設定することで感性的な画質調節を可能にした.C++によるシミュレーションでは200万画素を0.3sの速度で処理し,VGA解像度のリアルタイム処理を実現した。, 一般社団法人映像情報メディア学会, 日本語
  • 一分子・一細胞解析技術の進展
    高村 禅, 沼田 秀昭, 野田 武司, 本久 順一, 應用物理, 78, 12, 1102, 1102, 2009年12月10日
    日本語
  • TDCを用いたイメージセンサ用多段ADCのメタステーブル特性(アナログ,アナデジ混載,RF及びセンサインタフェース回路)
    申 武雄, 池辺 将之, 本久 順一, 佐野 栄一, 映像情報メディア学会技術報告, 33, 39, 75, 80, 2009年10月01日
    いままでに、CMOSイメージセンサの"Single-Slope型A/D"の量子化誤差をTDC:Time to Digital Converterで再計測する方法を提案してきた。InverterによるDelay-line方式に対し、位相の異なるクロック信号を用いたD-FFによるTDCを後段に付加することを検討した。0.25umプロセス200MHz動作をターゲットにしたとき、プロセスの相対及び絶対ばらつきを8%以内に補償し、DNL:±0.25LSB、INL:+0.4LSBでTDC動作を行うことをシミュレーションにより確認した。また、変形サーモコードを活用することで、TDCに用いる記憶素子を半減することが可能となった。12ビットADCに対して、前段9bit、後段3bitを想定した場合、D-FF数13個で本方式ADCを構成可能である。A/D変換器の線形性は、クロックの信号発生器に起因し、DLLまたはPLL部のJitterと発振器の製造バラツキがDNLに大きく作用する。, 一般社団法人映像情報メディア学会, 日本語
  • TDCを用いたイメージセンサ用多段ADCのメタステーブル特性
    申 武雄, 池辺 将之, 本久 順一, 佐野 栄一, 電子情報通信学会技術研究報告. ICD, 集積回路, 109, 214, 75, 80, 2009年09月24日
    いままでに、CMOSイメージセンサの"Single-Slope型A/D"の量子化誤差をTDC:Time to Digital Converterで再計測する方法を提案してきた。InverterによるDelay-line方式に対し、位相の異なるクロック信号を用いたD-FFによるTDCを後段に付加することを検討した。0.25umプロセス200MHz動作をターゲットにしたとき、プロセスの相対及び絶対ばらつきを8%以内に補償し、DNL:±0.25LSB、INL:+0.4LSBでTDC動作を行うことをシミュレーションにより確認した。また、変形サーモコードを活用することで、TDCに用いる記憶素子を半減することが可能となった。12ビットADCに対して、前段9bit、後段3bitを想定した場合、D-FF数13個で本方式ADCを構成可能である。A/D変換器の線形性は、クロックの信号発生器に起因し、DLLまたはPLL部のJitterと発振器の製造バラツキがDNLに大きく作用する。, 一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • A-1-25 複数位相クロックを用いたCMOSイメージセンサ用AD変換器(A-1. 回路とシステム,一般セッション)
    申 武雄, 池辺 将之, 牧原 幸伸, 本久 順一, 佐野 栄一, 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集, 2009, 25, 25, 2009年09月01日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • C-2-21 オンチップアンテナの特性に即した低雑音増幅器の広帯域化の検討(C-2.マイクロ波A(マイクロ波・ミリ波能動デバイス),一般セッション)
    大野 正輝, 池辺 将之, 本久 順一, 佐野 栄一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2009, 1, 60, 60, 2009年03月04日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • C-2-18 広帯域直交ミキサにおける共振インダクタQ値の影響(C-2.マイクロ波A(マイクロ波・ミリ波能動デバイス),一般セッション)
    高田 裕介, 池辺 将之, 本久 順一, 佐野 栄一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2009, 1, 57, 57, 2009年03月04日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • C-12-47 周期比較方式PLLにおける発振器雑音の影響(C-12.集積回路,一般セッション)
    牧原 幸伸, 池辺 将之, 本久 順一, 佐野 栄一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2009, 2, 135, 135, 2009年03月04日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • D-11-89 局所的ダイナミックレンジ圧縮手法の高速化と高画質化(D-11.画像工学,一般セッション)
    下山 荘介, 五十嵐 正樹, 池辺 将之, 本久 順一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2009, 2, 89, 89, 2009年03月04日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • A-1-50 ディレイライン上で記憶保持を行うTime-to-Digital Converterの高性能化(A-1.回路とシステム,一般セッション)
    山本 拓良, 池辺 将之, 本久 順一, 佐野 栄一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2009, 50, 50, 2009年03月04日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • 有機金属気相選択成長によるInPナノワイヤの成長と構造相転移
    北内 悠介, 本久 順一, 小林 靖典, 福井 孝志, 電子情報通信学会技術研究報告. ED, 電子デバイス, 108, 437, 19, 22, 2009年02月19日
    電気的、光学的、形状的な利点から化合物半導体ナノワイヤの応用に注目が集まっており、様々なデバイスへの応用が考えられている。それらの応用に際し、ナノワイヤの結晶構造の制御性の確立や積層欠陥・回転双晶等結晶欠陥の発生機構の解明は必要不可欠であり、そのためにはナノワイヤ作製に関する基礎的研究の更なる充実が求められる。本研究では、有機金属気相選択成長法(SA-MOVPE)によりInPナノワイヤを作製し、閃亜鉛鉱構造とウルツ鉱構造の構造相転移について各構造の成長条件の切り分け、ウルツ鉱構造作製条件についてのナノワイヤ直径依存性について評価したので報告する。, 一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • 半導体B(探索的材料・物性・デバイス)
    本久 順一, 應用物理, 78, 1, 77, 78, 2009年01月10日
    日本語
  • 熱ナノインプリントを利用した微細加工に関する検討
    井上理樹, 佐藤拓也, 池辺将之, 福井孝志, 本久順一, 応用物理学会北海道支部・日本光学会北海道地区合同学術講演会講演予稿集, 44th-5th, 2009年
  • 高精度周期比較器を用いたループ特性に依存しないデジタル制御PLLの検討と試作(アナログ,アナデジ混載,RF及びセンサインタフェース回路)
    牧原 幸伸, 池辺 将之, 本久 順一, 佐野 栄一, 映像情報メディア学会技術報告, 32, 45, 165, 170, 2008年10月22日
    本研究では,周期比較方式を用いた位相同期回路(Phase Locked Loop: PLL)の新規アーキテクチャを提案する.周期比較器を導入する事により,ループ・フィルタの特性に依存しない位相ロック動作を確認することができた.通常,周期比較のみでは位相ロック動作は得られない.提案型PLLは厳密な周期の大小比較により,符号の変わる微小な周期差が位相差を制御し位相ロック動作が得られる.提案型PLLを0.25μm CMOSプロセスで回路設計し,その動作をシミュレーションで確認した.回路設計の際導入した,デジタル制御発振器の特性改善も行った.また動作確認のため試作を行い,測定により位相同期を確認した., 一般社団法人映像情報メディア学会, 日本語
  • Selective-area growth of hexagonal nanopillars with single InGaAs/GaAs quantum wells on GaAs(111)B substrate and their temperature-dependent photoluminescence (vol 18, artn 105302, 2008)
    Lin Yang, Junichi Motohisa, Junichiro Takeda, Katsuhiro Tomioka, Takashi Fukui, NANOTECHNOLOGY, 19, 40, 2008年10月
    英語, その他
  • C-2-3 MB-OFDM用広帯域直交ミキサの検討(C-2.マイクロ波A(マイクロ波・ミリ波能動デバイス),一般セッション)
    高田 裕介, 池辺 将之, 本久 順一, 佐野 栄一, 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集, 2008, 1, 28, 28, 2008年09月02日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • III-V Semiconductor Epitaxial Nanowires and Their Applications
    FUKUI Takashi, HARA Shinjiro, HIRUMA Kenji, MOTOHISA Junichi, 電子情報通信学会技術研究報告. SDM, シリコン材料・デバイス, 108, 122, 1, 1, 2008年07月02日
    III-V semiconductor nanowires were grown by selective area metalorganic vapor phase epitaxy on (111) oriented substrate. Here, we discus uniform growth of nanowire array and their optical transport device applications., 一般社団法人電子情報通信学会, 英語
  • C-12-12 全ディジタルPLLにおける高精度周期比較器の導入(C-12. 集積回路BC(クロック・発振器),一般セッション)
    牧原 幸伸, 池辺 将之, 本久 順一, 佐野 栄一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2008, 2, 102, 102, 2008年03月05日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • A-1-4 Delay-Line上で記憶保持を行うTime-to-Digital Converterの提案(A-1. 回路とシステム,一般セッション)
    山本 拓良, 池辺 将之, 本久 順一, 佐野 栄一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2008, 4, 4, 2008年03月05日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • D-11-24 局所ヒストグラム平均化を用いた高速・高品質ダイナミックレンジ圧縮手法の検討(D-11. 画像工学,一般セッション)
    下山 荘介, 五十嵐 正樹, 池辺 将之, 本久 順一, 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2008, 2, 24, 24, 2008年03月05日
    一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • 25pWJ-7 InP/InAs/InPコアマルチシェル型ナノワイヤにおける光励起キャリアの過渡現象(量子井戸・超格子ほか,領域4,半導体,メゾスコピック系・局在)
    後藤 健, 冨本 慎一, パル ビプル, 舛本 泰章, モハン プリメーラ, 本久 順一, 福井 孝志, 日本物理学会講演概要集, 63, 1, 683, 683, 2008年02月29日
    一般社団法人日本物理学会, 日本語
  • Size-dependent photoluminescence of hexagonal nanopillars with single InGaAs/GaAs quantum wells fabricated by selective-area metal organic vapor phase epitaxy (vol 89, art no 203110, 2006)
    L. Yang, J. Motohisa, J. Takeda, K. Tomioka, T. Fukui, APPLIED PHYSICS LETTERS, 92, 5, 2008年02月
    英語, その他
  • Delay-Lineで記憶保持を行うTime-to-Digital Converterの提案
    山本拓良, 池辺将之, 本久順一, 佐野栄一, 電子情報通信学会大会講演論文集, 2008, 2008年
  • Type-II behavior in wurtzite InP/InAs/InP core-multishell nanowires
    PAL B, GOTO K, IKEZAWA M, MASUMOTO Y, MOHAN P, MOTOHISA J, FUKUI T, Applied Physics Letters, 93, 7, 073105, 73105, 2008年
    We study optical transitions from a periodic array of InP/InAs/InP core-multishell nanowires (CMNs) having a wurtzite crystal structure by using photoluminescence (PL) and PL excitation (PLE) spectroscopy. Observing a large Stokes shift between PL and PLE spectra, a blueshift of the PL peak with a cube-root dependence on the excitation power and a slow and nonexponential decay of PL with an effective decay time of 16 ns suggest a type-II band alignment. Band-offset calculation based on the "model-solid theory" of Van de Walle [Phys. Rev. B 39, 1871 (1989)] supports type-II band lineup if the InAs layer in the wurtzite CMNs is assumed to sustain compressive strain in all directions., American Institute of Physics, 英語
  • III-V semiconductor hetero-structure nanowires by selective area MOVPE
    FUKUI Takashi, HARA Shinjiro, MOTOHISA Junichi, Extended abstracts of the ... Conference on Solid State Devices and Materials, 2007, 810, 811, 2007年09月19日
    英語
  • 21pTG-6 InP/InAs/InPコアマルチシェル型ナノワイヤの励起子過程(量子井戸・超格子,領域4,半導体,メゾスコピック系・局在)
    後藤 健, パル ピプル, 舛本 泰章, モハン プリミーラ, 本久 順一, 福井 孝志, 日本物理学会講演概要集, 62, 2, 681, 681, 2007年08月21日
    一般社団法人日本物理学会, 日本語
  • 18pTA-5 InP/InAs/InPコアマルチシェル型ナノワイヤの時間分解発光スペクトルII(量子井戸・超格子,領域4,半導体,メゾスコピック系・局在)
    後藤 健, パル ビプル, 舛本 泰章, モハン プリミーラ, 本久 順一, 福井 孝志, 日本物理学会講演概要集, 62, 1, 661, 661, 2007年02月28日
    一般社団法人日本物理学会, 日本語
  • 負帰還型プログラマブル広ダイナミックレンジ圧縮イメージセンサ
    池辺将之, 櫻谷直史, 五十嵐正樹, 本久順一, 映像情報メディア学会技術報告, 31, 50(IST2007 86-93), 2007年
  • 24aXL-3 量子チューブ中アハロノフ-ボーム効果の光学的検出(24aXL 量子井戸・超格子,領域4(半導体,メゾスコピック系・局在))
    津村 公平, 野村 晋太郎, 本久 順一, 福井 孝志, 日本物理学会講演概要集, 61, 2, 536, 536, 2006年08月18日
    一般社団法人日本物理学会, 日本語
  • 24aXL-7 InP/InAs/InPコアマルチシェル型ナノワイヤの時間分解発光スペクトル(24aXL 量子井戸・超格子,領域4(半導体,メゾスコピック系・局在))
    後藤 健, パル ビプル, 舛本 泰章, モハン プリミーラ, 本久 順一, 福井 孝志, 日本物理学会講演概要集, 61, 2, 537, 537, 2006年08月18日
    一般社団法人日本物理学会, 日本語
  • 招待講演 有機金属選択成長による半導体ナノワイヤの成長とその特性
    本久 順一, 福井 孝志, 電子情報通信学会技術研究報告, 106, 137, 63, 68, 2006年07月03日
    有機金属気相成長(MOVPE)法による選択成長を用いたIII-V族化合物半導体ナノワイヤおよび関連構造の形成と、その光学的・電気的特性に関し、我々の最近の結果を報告する。(111)面方位基板に対して選択成長を行うことにより、基板から垂直に立った最小直径50nm、最長9μmのGaAs系あるいはInP系半導体によるナノワイヤ、およびその高密度周期的配列構造の形成に成功した。成長条件を制御し、成長方向を制御することにより、コアシェル型ヘテロ構造を有するナノワイヤや、あるいは、そのコアシェル型ヘテロ構造に2段階エッチングを行うことにより、ナノチューブ構造の形成にも成功した。これらの構造をPLにより評価した結果、GaAs/AlGaAsコアシェル構造においては、表面における非発光性再結合による発光効率の低下が抑制されていること、また、InP/InAsマルチコアシェル構造においては、InPナノワイヤの側面に、原子層単位の厚さのInAs量子井戸が形成されていることが確認された。InGaAsナノワイヤの低温における電気伝導特性についても紹介する。, 一般社団法人電子情報通信学会, 英語
  • GaAs DH-HEMT channel coupled InAs quantum dot memory device by selective area metal organic vapor phase epitaxy
    NATARAJ Devaraj, OOIKE Noboru, MOTOHISA Junichi, FUKUI Takashi, Extended abstracts of the ... Conference on Solid State Devices and Materials, 2005, 154, 155, 2005年09月13日
    英語
  • Fabrication of InP and InGaAs air-hole type Two-dimensional Photonic Crystals by Selective Area MOVPE
    HASHIMOTO S., TAKEDA J., TARUMI A., HARA S., MOTOHISA J., FUKUI T., Extended abstracts of the ... Conference on Solid State Devices and Materials, 2005, 762, 763, 2005年09月13日
    英語
  • InP系エアホール型2次元フォトニック結晶の作製
    垂水 章浩, 竹田 潤一郎, 橋本 晋司, 本久 順一, 福井 孝志, 電子情報通信学会技術研究報告, 104, 623, 1, 4, 2005年01月28日
    フォトニック結晶とは、光の波長程度の周期的な屈折率変調を有した人工構造物であり、フォトニックバンドギャップを利用することにより光を自由に制御することができるといった性質から近年大変注目を集めている。本研究では、InP/InGaAsへテロ接合を有するエアホール型2次元フォトニック結晶への応用を目的として、MOVPE選択成長法を用いてInP(111)B基板上へのInP、InGaAsエアホールアレイ構造の成長を行い、エアホール型2次元フォトニック結晶の作製を試みた。, 一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • MOVPE選択成長によるセルフアラインゲート型細線トランジスタの作製と評価
    大池 昇, 本久 順一, 福井 孝志, 電子情報通信学会技術研究報告. ED, 電子デバイス, 104, 622, 1, 6, 2005年01月20日
    SiO_2/W複合膜をマスクとして用いたMOVPE選択成長(SA-MOVPE)により、ゲートをセルフアライン的に形成したGaAs/AlGaAs細線トランジスタを作製した。このセルフアラインゲート型細線トランジスタにおいて、MOVPE選択成長により作製した構造の断面がメサ形状になる場合、メサ構造の高い位置にチャネルを形成することで、ファセットによる電子の閉じこめ効果を大きくできるが、それと同時にゲートとチャンネル間の距離は大きくなってしまう。そこで、チャネル幅やチャネルーゲート間距離などの形状的な因子の異なる試料をいくつか作製し、形状的な因子とゲート制御性との関連性を評価した。その結果、ゲート制御性はゲートとチャネルとの距離には依存せず、チャネル幅によって主に決定されることが明らかとなった。得られたトランジスタ特性の形状的因子依存性より、このトランジスタの動作メカニズムを議論する。, 一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • Theoretical study on the photonic crystal slabs with hexagonal optical atoms
    YANG Lin, MOTOHISA Junichi, FUKUI Takashi, Extended abstracts of the ... Conference on Solid State Devices and Materials, 2004, 558, 559, 2004年09月15日
    英語
  • 有機金属気相選択成長法によるGaInAs/GaAsナノワイヤの結晶成長と光学的評価
    原 真二郎, 本久 順一, 竹田 潤一郎, 登坂 仁一郎, 福井 孝志, 日本結晶成長学会誌 = Journal of the Japanese Association for Crystal Growth, 31, 3, 167, 167, 2004年08月25日
    We demonstrated formation of hexagonal nano-wires with GaInAs/GaAs double hetero-structures using SA-MOVPE growth on SiO_2 masked (111)B GaAs substrates with periodic round openings. Using μ-PL measurements, PL emission from single GaInAs/GaAs hexagonal nano-wire was successfully identified. These results indicated that GaInAs/GaAs hexagonal nano-wires had good crystal qualities., 日本結晶成長学会, 日本語
  • MOVPE選択成長法によるInP系フォトニック結晶構造の作製
    本久 順一, 福井 孝志, 日本結晶成長学会誌 = Journal of the Japanese Association for Crystal Growth, 31, 3, 243, 243, 2004年08月25日
    We report on the fabrication of periodic structures of InGaAs and InP on InP (111)A- or (111)B-oriented substrates by using selective-area (SA) MOVPE for the application of photonic crystals (PhCs). Array of hexagonal InGaAs and InP pillars are formed on masked substrates with circular mask openings at appropriate growth conditions. Air-hole arrays with InGaAs are also grown on substrates with periodic array of hexagonal masks., 日本結晶成長学会, 日本語
  • MOVPE選択成長法を用いたInP系ピラー型2次元フォトニック結晶構造の作製と評価
    稲荷 将, 竹田 潤一郎, 本久 順一, 福井 孝志, 電子情報通信学会技術研究報告. SDM, シリコン材料・デバイス, 103, 631, 47, 50, 2004年01月23日
    近年注目を集めているフォトニック結晶は、光の波長程度の周期的な屈折率変調を有した人工構造物であり、フォトニックバンドギャップを利用することにより光を自由に制御することができる。2次元フォトニック結晶は、高いアスペクト比、平滑な表面、高い均一性が必要とされる。本研究では光通信用材料であるInP系の2次元フォトニック結晶の作製を目的として、InP(111)A及び(111)B基板上へのMOVPE選択成長法によりピラー型2次元フォトニック結晶構造の作製を行った。, 一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • Fabrication and low-temperature transport properties of selectively grown dual-gated single-electron transistors
    J Motohisa, F Nakajima, T Fukui, WG van der Wiel, JM Elzerman, S De Franceschi, LP Kouwenhoven, APPLIED PHYSICS LETTERS, 80, 15, 2797, 2799, 2002年04月
    英語
  • GaAs多段原子ステップ上へのInGaAsドットの形成と評価
    石原 崇章, 赤堀 誠志, 本久 順一, 福井 孝志, 電子情報通信学会技術研究報告. ED, 電子デバイス, 101, 617, 29, 34, 2002年01月21日
    MOVPE成長時にGaAs(001)微傾斜基板上に形成されるGaAs多段原子ステップを利用したS-K成長自己組織InGaAsドットアレイは、プレーナー上の成長に比べ、均一なサイズのドットが得られやすいとされている。そこで我々はIn組成x及びその成長膜厚を適切に制御し、ドットサイズの均一性の向上を図った。その結果、GaAs多段原子ステップ上のIn_<0.8>Ga_<0.2>Asドットサイズ分布が多段原子ステップ上のバンチング領域の幅に強く依存することが明らかになった。ここでGaAs多段原子ステップ上のバンチング領域の幅が微傾斜角度に依存する点に着目し、微傾斜基板角度によるIn_<0.8>Ga_<0.2>ASドット形状の変化をAFM及びPLを用いて評価を行った結果、AFM及びPLともに一致した傾向が得られた。, 一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • MOVPE選択成長による量子ナノ構造の形成とそのデバイス応用 : 技術研究報告形式
    本久 順一, 中島 史人, 赤堀 誠志, 福井 孝志, 電子情報通信学会技術研究報告. ED, 電子デバイス, 101, 617, 1, 8, 2002年01月21日
    有機金属気相成長(MOVPE)による選択成長を用いた、量子ナノ構造およびそのアレイの形成と、それらのデバイス応用について述べる。マスクパターンの設計により、量子ドット-量子細線結合構造等、種々の量子ナノ構造が形成可能である。また、(111)B面上へ選択成長を行うことにより、基板面に対し垂直な{110}ファセットを有する6角形空孔構造等による3角格子が形成でき、これらはフォトニック結晶へと応用可能である。一方、量子ドット-量子細線結合構造に対し、ゲートを形成することにより、単電子トランジスタを作製し、明瞭なクーロン振動とクーロンダイヤモンドを観測した。単電子トランジスタを集積化した論理回路の動作についても述べる。, 一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • Formation of InAs Dots on AlGaAs Ridge Wires Structure by Selective Area MOVPE Growth
    KUSUHARA Toyonori, NAKAJIMA Fumito, MOTOHISA Junichi, FUKUI Takashi, Extended abstracts of the ... Conference on Solid State Devices and Materials, 2001, 330, 331, 2001年09月25日
    英語
  • 加工微傾斜基板による周期的多段原子ステップ構造の形成とその応用
    小田 康裕, 原田 俊文, 本久 順一, 福井 孝志, 電子情報通信学会技術研究報告. ED, 電子デバイス, 100, 641, 9, 16, 2001年02月21日
    結晶成長前にパターン加工したGaAs(001)微傾斜基板を用い、この上で生じるMOVPE結晶成長時の自己組織化機構を用いることにより、様々な半導体ナノ構造を形成し、その評価を行った。まず、[110]方向に一定周期の溝を作製した加工微傾斜基板上では、パターン周期に等しい、周期の整った多段原子ステップ構造が形成されることが明らかになった。また、パターン形状を変えることで、多段原子ステップが周期的に交差した鱗構造などの複雑な表面構造を形成可能であることが示された。また、これらの表面構造上ではステップ端部とテラス部とで成長速度に差があることが明らかとなった。これらの結果から、加工微傾斜基板によって形状が制御された表面構造上に量子構造を形成可能であることが示された。, 一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • Initial Stage of InGaAs Growth on GaAs Multiatomic Steps by MOVPE
    LEE Sangyoru, AKABORI Masashi, SHIRAHATA Takahiro, MOTOHISA Junichi, FUKUI Takashi, Extended abstracts of the ... Conference on Solid State Devices and Materials, 2000, 512, 513, 2000年08月28日
    英語
  • Lateral Thickness Modulation of InGaAs/GaAs Structures by Selective Area MOVPE
    TERASAWA T., NAKAJIMA F., MOTOHISA J., FUKUI T., Extended abstracts of the ... Conference on Solid State Devices and Materials, 2000, 504, 505, 2000年08月28日
    英語
  • MOVPE選択成長法を用いた単電子デバイスの作製とその回路応用
    中島 史人, 本久 順一, 福井 孝志, 電子情報通信学会技術研究報告. SDM, シリコン材料・デバイス, 99, 617, 1, 6, 2000年02月09日
    MOVPE選択成長法を用いて単電子デバイスを作製し、その評価を行った。加工したSiNxマスクを有するGaAs基板にAlGaAs/GaAs変調ドープ構造を成長すると、facetで囲まれた立体構造が形成される。チャネルの一部に凹凸を形成すると、チャネル幅が結晶面で変調される。この部分にゲート電極を形成、負の電圧を印加すると側壁からチャネルが空乏しピンチオフ近傍でドットとトンネルバリアが形成される。極低温にて伝導特性の評価を行った結果、明瞭な単電子トランジスタの特性を確認した。また、可変抵抗と単電子トランジスタを集積化した単電子インバータ回路を作製し、その基本動作を確認した。, 一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
  • Temperature Dependence of Si Delta-Doping on GaAs Singular and Vicinal Surfaces in Metalorganic Vapor Phase Epitaxy
    TAZAKI Chiharu, AKABORI Masashi, MOTOHISA Junichi, FUKUI Takashi, Extended abstracts of the ... Conference on Solid State Devices and Materials, 1999, 546, 547, 1999年09月20日
    英語
  • Characterization of Potential Modulation in Novel Lateral Surface Superlattices Formed on GaAs Multiatomic Steps
    YAMATANI Kazuki, AKABORI Masashi, MOTOHISA Junichi, FUKUI Takashi, Extended abstracts of the ... Conference on Solid State Devices and Materials, 1998, 330, 331, 1998年09月07日
    英語
  • Transport characterization of GaAs quantum dots connected with quantum wires fabricated by selective area metalorganic vapor phase epitaxy
    K Kumakura, J Motohisa, T Fukui, SOLID-STATE ELECTRONICS, 42, 7-8, 1227, 1231, 1998年07月
    英語
  • Delta-Doping of Si on GaAs Vicinal Surfaces and Its Possibility of Wirelike Incorporation in Metalorganic Vapor Phase Epitaxial Growth
    IRISAWA Tomoki, MOTOHISA Junichi, AKABORI Masashi, FUKUI Takashi, Extended abstracts of the ... Conference on Solid State Devices and Materials, 1997, 326, 327, 1997年09月16日
    英語
  • MOVPE法におけるGaAs微傾斜基板上へのSiの選択的ドーピングの可能性
    入澤 知輝, 本久 順一, 赤堀 誠志, 福井 孝志, 日本結晶成長学会誌, 24, 2, 234, 234, 1997年07月01日
    We have investigated the possibility of selcctive incorporation of Si into step edges of GaAs vicinal surfaces to form doping quantum wircs. It has shown that the selective incorporation actually take place particularly at the initial stage of the doping., 日本結晶成長学会, 日本語
  • 量子細線・量子ドット構造のAFMによる評価
    福井 孝志, 石崎 順也, 原 真二郎, 熊倉 一英, 本久 順一, 日本物理学会講演概要集. 秋の分科会, 1996, 2, 145, 146, 1996年09月13日
    一般社団法人日本物理学会, 日本語
  • A Novel Electron Wave Interference Device Using Multiatomic Steps on Vicinal GaAs Surfaces Grown by MOVPE : Investigation of Transport Properties
    AKABORI Masashi, MOTOHISA Junichi, IRISAWA Tomoki, HARA Shinjiroh, ISHIZAKI Jun-ya, OHKURI Kazunobu, FUKUI Takashi, Extended abstracts of the ... Conference on Solid State Devices and Materials, 1996, 706, 708, 1996年08月26日
    英語
  • MOVPE選択成長における自己停止機構を利用した量子箱構造の作製と評価
    中越 一彰, 熊倉 一英, 佐久間 誠, 本久 順一, 福井 孝志, 電気学会研究会資料. EFM, 電子材料研究会, 1995, 1, 85, 93, 1995年11月13日
    日本語
  • MULTIATOMIC STEP FORMATION MECHANISM OF METALORGANIC VAPOR-PHASE EPITAXIAL GROWN GAAS VICINAL SURFACES AND ITS APPLICATION TO QUANTUM-WELL WIRES
    T FUKUI, J ISHIZAKI, S HARA, J MOTOHISA, H HASEGAWA, JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH, 146, 1-4, 183, 187, 1995年01月
    英語
  • 選択成長によるGaAs及びAlGaAs立体構造の作製と評価
    岸田 基也, 熊倉 一英, 中越 一彰, 山崎 高宏, 本久 順一, 福井 孝志, 長谷川 英機, 北海道大学工学部研究報告, 170, p27, 33, 1994年07月
    北海道大学 = Hokkaido University, 日本語
  • FORMATION OF N-ALGAAS/GAAS EDGE QUANTUM-WIRE ON (111)B MICRO FACET BY MBE AND MAGNETIC DEPOPULATION OF QUASI-ONE-DIMENSIONAL ELECTRON-GAS
    Y NAKAMURA, M TSUCHIYA, J MOTOHISA, H NOGE, S KOSHIBA, H SAKAKI, SOLID-STATE ELECTRONICS, 37, 4-6, 571, 573, 1994年04月, ［査読有り］
    英語
  • ATOMIC-SCALE UNDERSTANDING AND CONTROLLABILITY OF HETEROINTERFACES IN QUANTUM MICROSTRUCTURES
    H SAKAKI, T NODA, M TANAKA, J MOTOHISA, Y KADOYA, N IKARASHI, SEMICONDUCTOR INTERFACES AT THE SUB-NANOMETER SCALE, 243, 217, 230, 1993年
    英語
  • INTERSUBBAND TRANSITION AND ELECTRON-TRANSPORT IN POTENTIAL-INSERTED QUANTUM-WELL STRUCTURES AND THEIR POTENTIALS FOR INFRARED PHOTODETECTOR
    H SAKAKI, H SUGAWARA, J MOTOHISA, T NODA, INTERSUBBAND TRANSITIONS IN QUANTUM WELLS, 288, 65, 72, 1992年
    英語
  • FORMATION OF INPLANE SUPERLATTICE AND QUANTUM WIRE STATES IN GRID INSERTED HETEROSTRUCTURES WITH PERIOD OF 80-160 A - ANISOTROPY OF ELECTRONIC STATES
    M TANAKA, J MOTOHISA, H SAKAKI, SURFACE SCIENCE, 228, 1-3, 408, 411, 1990年04月
    英語
  • ANISOTROPIC TRANSPORT AND NONPARABOLIC MINIBAND IN A NOVEL INPLANE SUPERLATTICE CONSISTING OF A GRID-INSERTED SELECTIVELY DOPED HETEROJUNCTION
    J MOTOHISA, M TANAKA, H SAKAKI, APPLIED PHYSICS LETTERS, 55, 12, 1214, 1216, 1989年09月
    英語

書籍等出版物

講演・口頭発表等

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • ナノワイヤハイブリッド集積デバイスの創成
    科学研究費助成事業
    2022年04月01日 - 2026年03月31日
    冨岡 克広, 池辺 将之, 本久 順一
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 22H00202
  • Si-Ge系ヘテロ接合ナノワイヤによる縦型ナノワイヤHEMTデバイスの開発
    科学研究費助成事業
    2021年04月05日 - 2025年03月31日
    深田 直樹, J. Wipakorn, 宮崎 剛, 本久 順一, 冨岡 克広, 松村 亮
    現行の平面型金属・酸化膜・半導体電界効果型トランジスタ（MOSFET）では、微細化した回路素子からのリーク電流による発熱が大きくなるため、従来のスケール則に従った微細化だけでは素子の性能向上に限界が指摘されている。本研究では、IV族半導体Si、Ge、新規高移動度材料として注目されているGeSnから形成される特殊なコアシェルヘテロ接合により高電子移動度型トランジスタ（HEMT）構造を１次元ナノワイヤ内部に形成することで、次世代トランジスタの微細化限界・低消費電力化の課題を解決し、ナノ構造でも不純物散乱のない高移動度デバイスを実現する。
    初年度はサイズ・配列制御可能で、大面積での繰り返しパターン形成が容易で時間短縮できるナノインプリント法と反応性イオンエッチング（RIE）法を適用し、i(intrinsic)-Ge/p-Si、逆構造であるp-Si/i-Geおよびp-Si/i-Ge1-xSnxコアシェルナノワイヤ中のコア領域のp-Siおよびi-Geナノワイヤアレイの形成を行った。RIEの条件をSiとGeで最適化することで、直径150nmのi-Geおよびp-Siナノワイヤアレイのサイズ・配列制御に成功した。RIEではナノワイヤ表面にダメージが導入される。そこで、表面ダメージ層を低温オゾン酸化とエッチングで除去し、ナノワイヤ径を高速チャネルのサイズとして利用できる50nmまで縮小化することに成功した。ナノワイヤFET形成のためのプロセスおよび大規模第一原理計算によるコアシェルナノワイヤモデルの構築を行った。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 21H04642
  • 半導体ナノワイヤを用いたベクトル光波の発生
    科学研究費助成事業
    2020年04月01日 - 2023年03月31日
    本久 順一, 冨岡 克広
    令和3年度は、有機金属気相選択成長法により作製したGaAs/InGaAs/GaAs コアマルチシェル構造ナノワイヤの発光特性について前年度に引き続いて評価を行った。特に発光により得られたビームの形状、およびその偏光状態の詳細評価を行い、ナノワイヤがレーザ発振した場合に、ベクトル光波が放出されていることを確認した。具体的には、まず、試料を低温でパルス光励起した場合、半値幅の狭い発光ピークが複数観測され、そしてその強度が励起光強度とともに非線形的に増大することが明らかとなった。これによりナノワイヤのレーザ発振の兆候が確認されたが、この時得られた発光像を観測したところ、中心部の強度が弱い、ドーナツ形状となっていることが確認された。そして、そのピーク近傍のスペクトルをバンドパスフィルターで切り出し、その偏光状態を解析したところ、ビームの広がりの範囲内で、軸対称の偏光分布となっていることを確認した。これらの結果より、観測されたナノワイヤから放射されたビームは、中心に特異点を含むベクトル光波となっており、ナノワイヤが期待どおりWGM型のベクトル光波源として機能することが示された。また、得られた実験結果をさらに詳細に検討したところ、低次のベクトル光波であるTEモードやTMモードを反映した偏光分布ではなく、高次のベクトル光波が得られている可能性が示唆された。そして、このような明瞭な軸対称の偏光分布、特に特異点はナノワイヤがレーザ発振している場合にのみ得られ、連続光励起の時に観測されていたナノワイヤの共振モードに起因する発光ピークに対しては得られていないことから、連続光およびパルス光励起の元で得られる発光ピークの起源となるモードは異なること、および基本モードではナノワイヤはレーザ発振していないと判断される。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 20H02176
  • Si/III-V異種接合によるナノワイヤ縦型トンネルFET立体集積回路技術の確立
    科学研究費助成事業
    2019年04月01日 - 2022年03月31日
    冨岡 克広, 池辺 将之, 本久 順一
    本研究は，研究代表者が独自に確立したナノワイヤ異種集積技術を更に発展・探究するだけでなく，III-V 族化合物半導体ナノワイヤ材料からなる高速・低消費電力/ 高効率 3 Ｄ回路の基盤技術を創出し，新しい三次元(3D) 立体回路を実現するトランジスタ集積技術を確立し，既存の平面集積パラダイムを革新し，次世代エレクトロニクスの新たな潮流を創出する．本研究では，新しい Si/III-V ナノワイヤ接合とトンネル輸送原理で，ナノワットで駆動する超高効率新型トランジスタを創出した．これらの成果から，ナノワイヤ TFET による立体回路構造の新たな設計指針が得られた．
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 19H02184
  • GaNによる特異構造を利用した縦型FETの作製と高性能化に向けた評価技術の検討
    科学研究費助成事業
    2019年04月01日 - 2021年03月31日
    本久 順一
    (1) 前年度実施したコンタクトレス光支援電気化学エッチング(PEC)およびアルカリ溶液処理によるGaNナノワイヤの形成法についてさらなる検討を行った。PECエッチング時間に対するエッチング深さの変化を評価したところ、エッチング時間が増えると、エッチング時間とエッチング深さの関係に線形性が失なわれるとともに、表面平坦性が劣化することが明らかとなった。さらに、その後のアルカリ溶液処理によりGaNナノワイヤの微細化および側面ラフネスの除去は可能であるが、現在の処理条件では長時間のPECエッチングよって発生したエッチング表面の非平坦性は改善しないという結果が得られた。
    (2) 古典的1次元ナノワイヤMOSFETのモデルおよび1次元の弾道的輸送モデルにもとづき、InAsおよびGaNナノワイヤトランジスタの性能予測を行った。ナノワイヤ一周の寸法により規格化したオフ電流の密度が一定という条件のもとナノワイヤ寸法によるトランジスタの特性を比較したところ、いずれのモデルにおいても、オン電流密度がナノワイヤ直径の微細化ともに増大するという結果が得られた。これにより、ナノワイヤのような微細構造を有するトランジスタであっても、ナノワイヤ寸法を適切に制御し、またナノワイヤ密度を十分高くすることができれば(例えばナノワイヤの占有面積25%以上)ならば、大電流を制御する上では通常の縦型トランジスタよりも優位となる可能性のあること、よって、ナノワイヤの特徴である短チャネル効果耐性も考慮し、ナノワイヤ縦型トランジスタがパワーエレクトロニクス応用にも十分耐えられる可能性を示した。
    (3) RF支援分子線エピタキシャル(RF-MBE)法を用いた選択成長法によるGaNナノワイヤの形成を確認した。高さ約0.3 μm、断面寸法120 nmのGaNナノワイヤアレイを得ることができた。
    日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 北海道大学, 19H04528
  • 自己停止酸化機構を利用した窒化物半導体低損傷加工プロセスの開発とトランジスタ応用
    科学研究費助成事業
    2017年04月01日 - 2020年03月31日
    佐藤 威友, 本久 順一, 橋詰 保
    光電気化学反応を利用したAlGaN/GaN 高電子移動度トランジスタ(HEMT)のゲートリセス加工プロセスを開発した。溶液とAlGaN界面でおこる反応の基礎過程を明らかにし、AlGaN層で光励起される正孔を利用することにより、平坦でかつ深さ制御されたエッチングが可能であることを見出した。さらに最適な反応条件では、エッチングが自己停止することを発見し、チップ面内において均一な深さで加工を止める方法を確立した。これにより作製されたショットキー型およびMIS型HEMTは、従来素子と比べて、しきい値電圧のばらつきが小さく、ゲート制御性が向上することを示した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 17H03224
  • 半導体ナノワイヤによるSi基板上発光デバイスの研究
    科学研究費助成事業
    2017年04月01日 - 2020年03月31日
    本久 順一, 原 真二郎, 冨岡 克広
    成長時のIn原料の供給組成比を適切に制御し、PL測定および光電流スペクトル測定による吸収端波長の評価により、通信波長帯で発光するSi基板上InGaAsナノワイヤアレイの形成を確認した。また、InP系ナノワイヤによる発光ダイオードの発光特性を評価し、発光機構が発光性トンネリングであることを明らかにした。V族組成比の制御およびアニールによりナノワイヤサイズの制御の結果、通信波長帯で発光するInAsP/InP量子ドットナノワイヤを得ることに成功した。pn接合を有するInAsP/InPヘテロ構造ナノワイヤを用いて発光ダイオードを作製し、InAsPに由来する近赤外領域からの発光を確認した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 17H03223
  • シリコン上の縦型ナノワイヤスピントランジスタのボトムアップ集積
    科学研究費助成事業
    2017年04月01日 - 2020年03月31日
    原 真二郎, 本久 順一
    独自技術により半導体基板上に位置・サイズ制御してボトムアップ作製した高アスペクト比の垂直自立型半導体ナノワイヤ（NW）に、磁気トンネル接合（MTJ）電極によるヘテロ接合NWを用いた縦型NWスピン電界効果トランジスタの実現を目指し、主にInAs、Si、MnAs/InAs系NWチャネル中の電子散乱過程・輸送現象の評価、MTJ電極で用いるCoFe膜の外部磁場印加による磁化方向制御技術の確立、Si、Ge系NWチャネルの選択形成技術、絶縁層埋め込み・NW頭出しプロセスにより強磁性体Ni電極を形成したNW1本の磁気輸送特性評価等について成果を得た。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 17H02727
  • 窒化ガリウム系ナノワイヤによる縦型FETの作製と評価
    科学研究費助成事業
    2017年04月01日 - 2019年03月31日
    本久 順一
    (1) 前年に引き続き、RF支援分子線エピタキシャル成長(RF-MBE)法を用いて、縦型トランジスタ応用に適したGaNナノワイヤの形成を試みた。特に、前年度不十分であったナノワイヤ長さについて改善を試みた。特に、成長初期は低N2流量、その後高N2流量とした2段階成長を導入することによって、断面寸法150~240nmの範囲で長さ420nm程度のGaNナノワイヤを得ることに成功した。これによりRF-MBE成長により形成したGaNナノワイヤを縦型FETへと応用する見通しを得た。
    (2)成長したGaNナノワイヤをSOGで埋めこんだ後、SOGをエッチングしてナノワイヤ頂上部を露出させた後、上部ならびに基板に電極を形成することによって2端子素子を作製し、その電気伝導特性を評価した。アニール前後の特性を比較したところ、高バイアス領域での微分抵抗が変化しないことから、その値がナノワイヤの固有抵抗であると考えた。そして、その微分抵抗および測定に用いたナノワイヤ2端子素子の総電極面積よりRF-MBEにより形成したGaNナノワイヤの抵抗率を求め、0.25~1.5 ohm・cmの範囲にあることを示した。これらの値は、予想されるGaNナノワイヤの移動度を考慮するとキャリア密度が10^18 cm^-3オーダであることを示唆しており、FET動作をさせる上でも支障のない範囲の値なっていることを確認した。
    (3) FET応用に適したGaNナノワイヤの形成手法として、光支援電気化学エッチングによって微細加工する方法を検討した。適切なマスクの設計により、GaNが光支援化学エッチングにより、光照射した部分を選択的にエッチングできることを確認した。
    日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 北海道大学, 17H05323
  • 半導体ナノワイヤを用いた新型光検出器
    科学研究費助成事業
    2016年04月01日 - 2018年03月31日
    本久 順一, 冨岡 克広
    半導体ナノワイヤを用いて新型の光検出器を開発した。シリコン基板上に有機金属気相選択成長法を用いてpin接合を有するInGaAsナノワイヤを成長し、上下に電極を形成することによってダイオードを作製した。作製した素子の光応答を評価した結果、本構造がシリコン基板上に光通信波長帯域の光で応答する光検出器(フォトダイオード)として動作していることを明らかにした。さらに、コンタクト抵抗の改善やコアシェル構造の導入により素子特性が向上することを確認した。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 16K14221
  • 窒化物半導体周期的ナノ構造を基盤とした可視光応答型光触媒の開発と人工光合成応用
    科学研究費助成事業
    2015年04月01日 - 2018年03月31日
    佐藤 威友, 橋詰 保, 本久 順一
    電気化学的手法により形成される「多孔質構造」を基盤とした窒化ガリウム（GaN）光触媒電極の開発に取り組んだ。電気化学エッチング条件およびその後の化学エッチング条件により、多孔質構造の孔径および深さの精密制御を達成した。光反射率低減および表面積増大により、光電気化学変換効率が向上することを明らかにした。さらに、酸化ニッケル（NiO）および酸化銅（Cu2O）によるGaN電極の機能修飾が、それぞれ、腐食耐性の向上と可視光（400-600nm）領域における光電気化学変換に有望であることを示した。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 15K13937
  • 低損傷プロセスによる窒化物半導体表面のナノスケール制御と高感度化学センシング
    科学研究費助成事業
    2013年04月01日 - 2016年03月31日
    佐藤 威友, 橋詰 保, 本久 順一, 谷田部 然治
    窒化物半導体イオン感応性電界効果トランジスタ（ISFET）のさらなる高感度化に向けて、多孔質構造をゲート検出部に持つ新しいISFETを提案しその基盤技術を確立した。電気化学酸化とエッチングにより、高いアスペクト比を有する直径数10nm程度の微細孔を高密度に形成することに成功し、その精密な寸法制御を達成した。大きな孔内壁表面と構造により変調された急峻な内部ポテンシャルが、光電気化学反応の高感度検出に有望であることを明らかにした。孔内部のイオン拡散と電気二重層への電荷充放電について、実験結果および理論的考察をもとに分析し、化学センサの高速化・高感度化に向け新しい知見を得た。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 25289079
  • 半導体ナノワイヤを用いたナノ発光素子の作製
    科学研究費助成事業
    2012年04月01日 - 2015年03月31日
    本久 順一, 笹倉 弘理
    半導体ナノワイヤによる発光ダイオードやレーザなどのナノ発光素子の実現と特性解明のため、主として以下の3点について研究を行い、ナノワイヤを発光素子へと応用する上で重要な知見を得た。(1)ナノワイヤを用いた発光ダイオードの放射パターンを実験的・理論的に評価し、ナノワイヤに特徴的な放射パターンを確認した。(2) 量子ドットを含む低密度のInPナノワイヤアレイを作製し、量子ドットからの発光を確認した。(3) ナノワイヤを用いた光共振器の共振モードをシミュレーションで解析しその設計指針を明らかにするとともに、基板から垂直に立った状態でのコアマルチシェル型ヘテロ構造ナノワイヤにおいて共振モードを確認した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 24360114
  • 社会インフラの遠隔安全監視を行う振動発電式セミパッシブ無線センサ
    科学研究費助成事業
    2012年04月01日 - 2015年03月31日
    五十嵐 一, 渡邊 浩太, 池辺 将之, 本久 順一
    橋梁やトンネル，高圧送電線網などのインフラストラクチャの状態監視を行うためには，バッテリー交換の必要のない無線センサが有効である．本研究ではこのような無線センサに電力を供給するための振動発電機を開発した．本振動発電機は構造物の微小振動からエネルギーを回収するため，無線センサーの自律的な動作を可能とすることができる．
    構造物は通常，広い周波数帯域の振動スペクトルを有しているが，従来の振動発電機は線形振動を用いているため，共振周波数以外ではほとんど発電できなかった．本研究では，振動発電機の構造を工夫することによりカオス振動を発生させ，従来よりも広い周波数帯域での発電を可能とした．
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 24310117
  • 半導体ナノワイヤを基盤とする水素発生用材料の開拓
    科学研究費助成事業
    2012年04月01日 - 2014年03月31日
    本久 順一, 佐藤 威友
    本研究ではまずRF支援分子線エピタキシー法を用いた選択成長法により、GaNおよびInGaN系ナノ構造の形成を試みた。6角柱錐形状のGaNナノ構造の形成に成功するとともに、選択成長用のマスク材料の変更によりナノワイヤが形成される可能性を示した。続いて、GaNの基本的な電気化学的特性を明らかにするとともに、光支援電気化学エッチングを用いて作製したGaN多孔質構造において、加工前の平坦GaN基板と比較し大きな光電流が流れることを明らかにした。以上により水素発生用材料としてのGaNナノ構造の有望性を示した。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 24656196
  • シリコン上の強磁性体／半導体ナノワイヤによるスピン偏極発光素子の研究
    科学研究費助成事業
    2011年04月01日 - 2014年03月31日
    原 真二郎, 本久 順一, クラー ピーター・ジェンス, エルム マティアス・トーマス, クルーク・フォン・ニーダ ハンス-アルプレヒト
    半導体ウェハ上でナノ構造の作製位置・サイズ制御可能とする、独自の選択形成技術を駆使し、一次元的に電子を閉じ込める垂直自立型半導体ナノワイヤ(NW)に、電子のスピン制御を可能にする強磁性体MnAsナノクラスタ(NC)を積層した複合NWを実現した。母体のNWとして種々の半導体材料を検討し、半導体NWへのスピン偏極電子･正孔の注入を可能にする縦型MnAs/InAsヘテロ接合NWを実現した。二端子デバイスプロセスを確立し、MnAs/GaAs-NWによるプロトタイプ素子の電流－電圧特性を評価した結果、複合NWがp型電導特性を示すことを明らかにした。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 23360129
  • 化合物半導体配列ナノ構造を基盤とする超接合光吸収体の創成と太陽電池応用
    科学研究費助成事業
    2009年 - 2010年
    佐藤 威友, 橋詰 保, 本久 順一, 古賀 裕明
    平成22年度は、n形インジウムリン(InP)ポーラス(多孔質)構造の内壁に白金(Pt)薄膜を形成する手法を開発し、InP配列ナノ構造を基盤とするPt/InPショットキー型光電変換素子の試作を行った。
    1.n形InP多孔質構造の孔内壁表面にPt薄膜を電解析出により形成する手法を開発した。真空蒸着法と比較してPt薄膜による孔内壁表面の被覆率が高く、Pt薄膜の厚さは時間により制御可能であることを明らかにした。特に電解析出電圧をパルス波形で印加することにより、膜厚の緻密な制御が可能であり、孔径600nmで深さ4μmからなる多孔質構造の内壁に厚さ20nmの均一なPt薄膜の形成に成功した。
    2.作製したPt/InP多孔質構造の光反射率特性を明らかにした。入射光200nm-1100nmの波長領域における光反射率は5%以下であり、平坦なInP基板と比較して表面反射が10分の1に低減されていることを明らかにした。
    3.作製したPt/InP多孔質構造の電気的特性を明らかにした。上部(Pt側)と下部(InP側)に電極を形成して測定した電流・電圧特性が整流性を示すことを明らかにし、Pt/InP多孔質構造の界面にショットキー障壁が形成されていることを確認した。また、光照射下では、光強度に応じて逆方向電流が増大することを明らかにした。この増加電流は、比較用に作製したPt/プレーナInP接合と比べて2～3桁大きい。これらの結果により、微細孔が周期的に配列した半導体多孔質構造は、内壁表面に適切な電位障壁を形成することで光キャリアを効率的に分離することが可能であり、太陽電池をはじめとする高効率光電変換素子への応用に有望であることが示された。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 21656078
  • 有機金属気相選択成長法による半導体ナノワイヤエレクトロニクスの創成
    科学研究費助成事業
    2006年 - 2010年
    福井 孝志, 雨宮 好仁, 本久 順一, 葛西 誠也, 原 真二郎
    電子線描画法による微細パターン形成技術と有機金属気相成長法とを組み合わせて、化合物半導体ナノワイヤの選択成長技術を確立した。成長したガリウムヒ素、インジウムリン等の半導体ナノワイヤは、その結晶形態を電子顕微鏡で解析、光学特性をフォトルミネッセンスで解明すると共に、トランジスタ構造を作製して電気伝導特性の解析と評価、異種接合やp-n接合を作製してレーザ、発光ダイオード、太陽電池素子としての動作原理を確認する等、次世代ナノエレクトロニクスへの応用展開の可能性を見出した。
    日本学術振興会, 特別推進研究, 北海道大学, 18002003
  • 半導体ナノワイヤによる量子集積ハードウェアの構築
    科学研究費助成事業
    2007年 - 2009年
    本久 順一, 池辺 将之, 橋詰 保
    半導体ナノワイヤを用いた量子集積ハードウェアを構築するため、高均一、高密度の半導体ナノワイヤの形成技術を確立し、それを用いた電界効果トランジスタ(FET)作製と評価を行った。特にシリコン基板上に垂直に配向したナノワイヤを用いた縦型FETの作製技術を確立した。また、ナノワイヤを縦型に集積化した論理回路を提案するとともに、ナノワイヤを横方向に集積化して配列する手法について検討した。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 19206031
  • 有機金属気相選択成長法によるガリウムヒ素単電子メモリの作製と評価
    科学研究費助成事業
    2006年 - 2007年
    福井 孝志, 本久 順一, 原 真二郎
    有機金属気相(MOVPE)選択成長技術とナノ構造の自然形成技術の組み合わせにより作製した量子ドット構造を用いた「単一電子メモリ」の実現を目的とし、本年度は、これまで作製を行ってきた、GaAs細線とInAs量子ドット構造を有する量子ドットメモリのトランスファ特性において生じるヒステリシスについて、その機構に関する詳細な評価・検討を行った。今回、電流ICTS法と呼ばれる評価手法を用い、トラップの準位、及び捕獲断面積を評価し、ヒステリシス機構について検討した。評価にはMOVPE選択成長技術を用いて作製した、InAs量子ドットを有する細線FET構造を用いた。電流ICTS法とは、Vdsを一定に保つと同時に、ゲート電極にパルス的に電圧を印加することでIdsに生じるトランジェントから、活性化エネルギ、捕獲断面積、及びトラップの密度を評価する手法である。得られたICTS信号(t・dI/dt)の温度依存性曲線では、ピークの位置が時定数を示す。温度低下に伴いピークが長時間側にシフトする傾向が確認された。時定数のアレニウスプロットにより、今回の測定結果からは典型的に2つの活性化エネルギを見積もることができ、それぞれ0.33eV、0.18evである。またそれらの捕獲断面積は1.6×10^<-15> cm^2、3.8×10^<-19> cm^2であった。捕獲断面積のオーダを考慮するとこれらの準位は量子ドット自体によるものでなく、量子ドットに起因して形成された欠陥の準位であると考えられるが、詳細なデータ解析は現在行っている最中である。またその他、量子ドットに注入するキャリアソースとして、半導体薄膜上の強磁性体ナノ構造の自己形成技術についても結晶成長実験を行った。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 18360142
  • 半導体・強磁性体複合型ナノワイヤを用いた縦型ナノスピントランジスタの研究
    科学研究費助成事業
    2005年 - 2006年
    原 真二郎, 本久 順一, 福井 孝志
    化合物半導体への強磁性MnAsナノ構造のエピタキシャル成長技術確立を目的とし、本年度は主にプレーナGalnAs{111}面上の有機金属気相成長に関して、結晶面方位依存性や、供給ガス比率(V/Mn比)・成長時間等の成長条件依存性を評価し、ナノクラスタ形成制御の観点から詳細なデータ取得を行った。これまで断面格子像観察・電子線回折による構造評価及び、磁気異方性評価から.、(111)B面上のMnAs成長では、六方晶のNiAs型MnAsナノクラスタが立方晶の閃亜鉛鉱型GaInAs表面に形成され、MnAsのc軸がGalnAsの[111]B方向と平行であるとの知見を得た。今回矩形ナノクラスタが形成される(001)面上及び、よりサイズの小さい六角形ナノクラスタが高密度に形成される(111)A面上で詳細な構造評価を行った結果、いずれの結晶面方位においてもNiAs型ナノクラスタが形成するものの、(111)B面上とは異なりナノクラスタの結晶軸が下地GaInAsの[111]方向から僅かに傾く、あるいはばらつきを持つ傾向にあった。これはV族(As)原子に覆われた(111)B表面と異なり、特に完全なIII族面である(111)A面では、 GaInAs層に埋め込まれたMnAsナノクラスタが形成されやすいことに起因すると考えられる。ただ(111)A面上においてもV/Mn比を60から1125と大幅に増加させることにより、微小ナノクラスタがより高密度に形成され、周囲の結晶表面の平坦性も向上する。今回の結果は、MnAsの結晶成長では従来のIII-V族化合物半導体に比べ著しく高いV族分圧が必要であることを示唆しており、半導体・強磁性体複合構造形成のための有用な知見となった。またより格子不整合度の小さいGaAs(111)B面上のMnAs成長では、10μm^2以上の広範囲に渡って平坦に薄膜状成長する傾向にあった。
    日本学術振興会, 萌芽研究, 北海道大学, 17656100
  • 半導体ナノワイヤを用いた単一光子光源の研究
    科学研究費助成事業
    2005年 - 2006年
    本久 順一, 原 真二郎, 福井 孝志
    平成18年度は前年度の成果を基盤として、有機金属気相選択成長法により作製されたナノワイヤの光学特性評価を目的として、以下のような研究を行った。
    まず、InGaAs/GaAsナノワイヤに対し、顕微フォトルミネセンス(PL)法によりその発光特性の評価を行った。特に光学測定系の改善により、空間分解能約1μm程度でナノワイヤからの発光の空間像をを観察したところ、ナノワイヤ内部に局在するInGaAs層から実際に発光していることが明確に示された。また、同様の空間像から、直径約200nm、長さ2.6μm程度のナノワイヤにおいて、その両端から強い発光が得られていることが確認された。これはナノワイヤ内部で発生した光がナノワイヤに添って伝搬している、すなわちナノワイヤが光導波路として機能しているためであると考えられ、微小光素子や高効率の単一格子光源応用に向けての重要な知見を得た。
    次に、InPナノワイヤに対し、顕微PLおよびラマン散乱測定により評価を行った。その結果、 InPナノワイヤでは平均的に10^<17>cm^<-3>程度あるいはそれ以下の電子がバックグラウンドに存在していることが確認された。そしてこれらのナノワイヤのうち、発光効率が高く不純物密度が少ないと考えられる単一のナノワイヤを詳細に評価した結果、ウルツ鉱形構造を有するInPナノワイヤではそのバンドギャップエネルギーカミ約1.50eVであり、InPバルクより80meV程度広いことが明らかとなった。
    さらにInPナノワイヤに対して不純物ドーピングと伝導形の制御を試みた。シランをドーピングガスとしてナノワイヤ成長時に供給した場合、参照用のプレーナ基板と比べ密度が1桁程度少ないものの、期待通りシリコンがn形の不純物として取り込まれていることが明らかとなった。また、ジエチルジンクをドーピングガスとして用いた場合には、ラマン散乱の測定結果より、亜鉛がナノワイヤ中に取り込まれ、p形不純物として働いていることが確認された。
    日本学術振興会, 萌芽研究, 北海道大学, 17656019
  • 有機金属気相選択成長によるフォトニック結晶の作製とデバイス応用に関する研究
    科学研究費助成事業
    2003年 - 2005年
    本久 順一, 福井 孝志, 佐野 栄一, 楊 林, 佐藤 威友, プリミーラ モハン
    本研究では、有機金属気相成長(MOVPE)選択成長法によりフォトニック結晶(PhC)を作製する手法を確立し、またその特性評価および素子応用を目的として研究を行い、以下のような成果が得られた。
    まず、GaAs(111)BあるいはInP(111)B基板上に6角形の絶縁膜マスクを周期的に形成した基板に対して選択成長を行うことにより、GaAs系あるいはInP系材料による空気ロッド周期配列型2次元PhCをそれぞれ作製した。GaAs系PhCに対しては、AlGaAs犠牲層上に選択成長を行い、その後、選択ウェットエッチングにより犠牲層を除去することにより、エアーブリッジ構造の作製に成功すると共に、線欠陥・点欠陥を導入した構造の作製にも成功した。また、GaAs/AlGaAs量子井戸構造を有するPhCを作製し、量子井戸層からの発光を確認した。一方、InP系PhCに対しては、成長条件の最適化により、InGaAsおよびInPによる、周期400〜500nmの均一な空気ロッドアレイの作製に成功すると共に、ヘテロ構造やInP/InGaAs量子井戸の作製に成功した。特に、作製された量子井戸からの発光を確認し、光通信波長帯におけるPhCを利用した発光素子の作製の見通しを得た。
    また、GaAs(111)BあるいはInP(111)A基板に対して、6角形あるいは円形の開口を有するマスク基板を作製し、その後、MOVPE選択成長を行うことによって、6角柱の周期配列構造による2次元フォトニック結晶の作製を作製した。特にGaAs系6角柱アレイにおいて、その頂上部に量子井戸を成長し、作製されたPCをフォトルミネセンスにより評価した結果、プレーナ基板上よりも強度が10倍程度強い、量子井戸からの発光を確認することができ、これらがフォトニックバンドによる光取り出し効率の変化によるものとして、定性的に説明できることがわかった。
    そして、これら作製されたPhCの光学特性や伝搬特性を理解するため、時間領域差分(FDTD)法、平面波展開法、および散乱行列法等により、フォトニックバンド構造や、反射率・透過率、およびスラブ構造からの光の取り出し効率等の計算手法、および、高い屈折率差を有するPhCスラブにおけるフォトニックバンド構造の近似的計算手法を確立した。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 15206030
  • 有機金属気相成長高密度量子ナノ構造による単電子集積エレクトロニクス
    科学研究費助成事業
    2001年 - 2005年
    福井 孝志, 長谷川 英機, 雨宮 好仁, 本久 順一, 橋詰 保, 葛西 誠也
    平成17年度は、有機金属気相成長(MOVPE)選択成長法による量子ナノ構造を利用した単電子素子・単電子回路の実現と、高密度量子ナノ構造の周期配列の形成技術の確立を目的として、以下の研究を行った。
    1.前年度に続き、単電子トランジスタの論理回路応用を目的に集積化を進めた。2分決定グラフ論理による1ビット加算器に関して、論文公表することが出来た。また、選択成長により作製したリッジ型量子細線と、自己形成InAs量子ドットを組み合わせた、フローティングゲート型の単電子メモリーの試作とその動作特性解析を進めた。試作した素子を温度20Kで評価した結果、ドレイン電流に、ゲート電圧に対する明瞭な時計回りのヒステリシスが観測された。印加するゲート電圧の最大値を変化させる実験、あるいはヒステリシスの幅やしきい値のシフト量およびその温度依存性、さらにゲート電圧を変化させた後の時間応答などの実験結果により、このヒステリシスが、ゲート側から注入された電子が量子ドットに保持されることに起因することが示された。
    2.単電子素子の高温動作化を目的として、選択成長を用い、新しい種類のナノ構造の作製を試みた。具体的には、円形あるいは6角形のマスク開口部を有するGaAs(111)B基板に対して選択成長を行うことにより、直径50nm、長さは9μmにもおよぶ、GaAsナノワイヤ構造の作製に成功した。そして、このナノワイヤを単電子素子へと応用するプロセス手法を考案した。同様な構造はInP(111)A基板上にも作製した。まずInPナノワイヤ、横方向成長を利用したInP/InAsコアシェル構造、さらにInP/InAs/InP横方向ヘテロ構造からなるInAs量子リングを作製し、その光学的特性から、量子閉じ込め構造を確認した。
    日本学術振興会, 学術創成研究費, 北海道大学, 13GS0001
  • 窒化ガリウム系超高速・ハイパワートランジスタ構造の表面・界面制御
    科学研究費助成事業
    2002年 - 2004年
    橋詰 保, 本久 順一, 葛西 誠也, 赤澤 正道
    本研究では、GaN系材料の表面、金属界面、ヘテロ接合界面、保護絶縁膜界面の構造的・化学的特性およびそれらと電気的特性との相関を系統的に評価し、プロセス技術にフィードバックし、絶縁ゲート型およびショットキーゲート型ヘテロ構造電界効果トランジスタ(AlGaN/GaN HFET)の高安定化を実現することを目的とした。主な成果を以下にまとめる。
    (1)水素プラズマを含むプロセス、高温熱処理プロセス、プラズマドライエッチングプロセスによって、AlGaN表面において顕著な窒素空乏が生じ、伝導帯下端近傍に深いドナー準位が形成されることを明らかにした。また、この深いドナー準位が、トランジスタの電流変動の主因になっていることを指摘した。
    (2)MBE装置内でのAl薄膜の分子線蒸着とECR励起酸素プラズマ酸化により、3〜4nmの超薄Al_2O_3膜をAlGaN表面に形成するプロセスを開発し、Al_2O_3膜の禁制帯幅が7eV、Al_2O_3/Al_<0.3>Ga_<0.7>Nの伝導帯の不連続量が2.1eVであることを明らかにした。
    (3)さらにこの超薄Al_2O_3膜をゲート絶縁膜と表面不活性化膜に応用し、新しい絶縁ゲート型AlGaN/GaNヘテロ構造電界効果トランジスター(HFET)を試作し、良好なゲート制御特性、大きな飽和ドレイン電流(0.8A/mm)、大きな相互コンダクタンス(130mS/mm)を達成した。また、ショットキーゲート型HFETで観測された電流コラプス現象がAl_2O_3絶縁ゲート型HFETでは観測されず、超薄Al_2O_3膜を利用した表面保護構造のデバイス安定化効果を確認することができた。
    (4)ショットキー接合の電流-電圧特性における表面近傍の深いドナー準位の影響を、数値計算と実験の両面から検討した。厳密な数値計算プログラムを用いた計算により、実験で求められた電流-電圧特性の温度依存性のふるまいを、詳細に再現することに成功した。その結果より、深いドナー準位のイオン化により薄層化したショットキーバリアが、非常に大きな逆方向漏れ電流の主因であることを明らかにした。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 14350155
  • 半導体人工格子による磁性制御
    科学研究費助成事業
    2002年 - 2003年
    本久 順一, 須田 善行, 葛西 誠也
    平成15年度は、フラットバンド強磁性が実験的に確認できるという理論的予測がされている、周期0.7μmのInAsによるKagome格子を有機金属気相成長(MOVPE)選択成長法により作製するするため、以下のような実験を行った。
    まず、SiO_2膜堆積を堆積したGaAs(111)A基板に対して、電子線リソグラフィ、およびウエットエッチングにより、MOVPE選択成長用のマスク基板を作製した。マスクのパターンは昨年度のものと同様、6角形あるいは3角形のマスクを周期的に配列させたものであるが、今回は、(111)B基板ではなく、(111)A基板を用いている。その後、窓明け部分へ、GaAsおよびInAsを、MOVPE選択成長を行った。
    まず、(111)Aプレーナ面では平坦な表面が得られる、温度500Cにおいて格子周期が1〜3μmのマスクパターンに対して、選択成長を行った場合、細線の交点部分にのみ、3次元的にInAsが成長するが、成長温度を下げると、3次元成長モードから2次元成長へと転移することが明らかとなった。この成長モードの転移は、成長温度の低下に伴う表面拡散長の減少によって説明でき、またGaAsとInAsの格子定数の差による歪みは、その成長界面で発生したミスフィット転移により緩和されていると考えられる。この結果、ピットを含み、表面平坦性には問題があるが、垂直{110}ファセットを側壁として有する細線の交差構造である、InAsによるKagome格子が、そのマスクパターンを踏襲して形成可能であることが示された。さらに、表面平坦性を改善するため、アルシン(AsH_3)分圧に対する依存性について調べた。その結果、AsH_3分圧を下げた場合に、表面平坦性に優れ、また横方向成長が抑制され、マスクパターンを踏襲したKagome格子構造が形成されることがわかった。
    以上に述べた成長条件の最適化の結果、温度400C・低AsH_3分圧という成長条件で、MOVPE選択成長により、周期0.7μmのInAs Kagome格子の形成に成功した。
    日本学術振興会, 萌芽研究, 北海道大学, 14655112
  • 選択成長によるフォトニック結晶の作製と応用に関する研究
    科学研究費助成事業
    2000年 - 2002年
    本久 順一, 佐藤 威友, 橋詰 保, 韓 哲九, 安 海岩, 藤倉 序章
    有機金属気相成長(MOVPE)法を用いた選択成長法により、フォトニック結晶(PC)を作製する技術の確立、およびその応用を目標として以下のような研究を行った。まず、SiO_2絶縁膜を堆積したGaAs(111)B基板上に対して、周期0.5μm程度の3角格子状に、円形あるいは6角形のマスク開口部を作製した基板を準備した後、GaAsおよびAlGaAsのMOVPE選択成長を行った。成長条件を最適化することにより、(111)B面に対して垂直な、{110}側面ファセットにより構成される、高アスペクト比6角柱による、2次元PCに応用可能な高均一周期構造作製に成功した。また、同様のマスクパターンを有するInP(111)Bマスク基板に対してMOVPE選択成長を行うことにより、InGaAs6角柱構造アレイを作製した。そのフォトルミネセンス特性の結果から、高品質の構造が作製されていことが確認され、InPをペースとしたPC作製の糸口が与えられた。また、6角形のSiO_2マスクを、3角格子状に周期的に配列させたGaAs(111)Bパターン基板に対して、GaAsの選択成長を行った。成長条件や、原料ガス供給のシーケンスを工夫することにより、マスク上への横方向成長を十分抑制した結果、6角形空気孔によるGaAsPCの作製に成功した。さらに、このPCを、AlGaAs(111)B表面上に形成した後、下部AlGaAs層を選択的に除去することにより、エアブリッジ型の2次元PCスラブ構造の作製に成功した。一方、平面波展開法を用いて、MOVPE選択成長により形成可能な6角形孔あるいは6角柱による2次元3角格子PCのバンド構造を計算し、孔(柱)が円形の場合のPCとの比較を行った。その結果、特に空孔によるPCの場合、TE偏光・TM偏光の両者に対してフォトニックバンドギャップ(PBG)が現れる孔の大きさが孔の形状により変化し、PCの結晶軸の方位と6角形の孔の方向を適切に選ぶことにより、両方の偏光に対してPBGが現れる孔のサイズ範囲を拡大できることが明らかとなった。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 12450117
  • 単一電子入力・単一電子出力型記憶素子の研究
    科学研究費助成事業
    2001年 - 2001年
    福井 孝志, 本久 順一
    平成13年度は、有機金属気相成長(MOVPE)選択成長法により高密度量子ナノ構造の形成技術を確立すること、それを利用した単電子トランジスタの基本的特性や物理を解明すること、および、それらを回路へと応用することを目的として、以下の研究を行った。
    1.MOVPE選択成長のマスクパターンを適切に設計することにより、高密度GaAs量子ドットアレイや、高密度の量子ドット-量子細線結合構造アレイの形成を試みた。作製された構造のカソードルミネセンス測定から、量子ナノ構造が設計通りに形成されていることが確認された。
    2.上記の形成技術を基盤として、量子ドットによる単電子トランジスタを形成し、その伝導特性を極低温において詳細に測定した。明瞭なクーロン振動・クーロンダイアモンドが確認されるとともに、ある条件下では、非常に強い量子ドットにおける近藤効果が観測された。特に、強磁場中で観測された近藤効果においては、その微分コンダクタンス特性の零バイアス付近に特異なディップ構造を観測し、それが2段階近藤効果に起因していることを明らかにした。
    3.相補型インバーター回路への応用を目的として、上記の単電子トランジスタを、2個同一基板上に集積化し、直列接続した回路を試作した。2つの単電子トランジスタの相補的動作を確認し、相補型単電子インバーター回路実現への見通しを得た。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 13450117
  • 窒化ガリウムに対する絶縁ゲート構造の形成と界面特性評価に関する研究
    科学研究費助成事業
    1999年 - 2001年
    橋詰 保, 武山 真弓, 兼城 千波, 本久 順一, 藤倉 序章
    本研究では、高出力・高温動作電子デバイスへの応用をはかるために、絶縁体-GaN構造の形成とその界面特性の詳細な評価を行い、絶縁ゲート作製プロセス確立のための基礎的知見を得ることを目的とした。得られた主な成果を以下にまとめる。
    (1)絶縁体-GaN接合形成前の表面処理法を確立することを目的として、プロセス直前のGaN表面の表面フェルミ準位の位置を光電子分光(XPS)法を用いて測定し、表面のバンド曲がりを詳細に評価した。(1)大気に曝した表面のバンド曲がりは1.4eVと大きく、フェルミ準位が強くピンニングされていることが分った。(2)アンモニア溶液処理と窒素プラズマ処理を行うことでバンド曲がりは0.5eV程度緩和し、分子線エピタキシー法で成長した表面と同等の電子状態が得られることが明らかになった。
    (2)アンモニア処理と窒素プラズマ処理を施したGaN表面に、ECRプラズマCVD法によりSiN_x膜を堆積したMIS構造では、タイプIのバンドラインナップを持つこと、および10^<11>cm^<-2>eV^<-1>台前半の低界面準位密度を有する良好な界面特性を実現できることを明らかにした。また、この構造をGaN/AlGaNヘテロ構造表面に適用した場合、FETのドレイン電流が10%程度上昇し、デバイス特性の安定性が向上することが明らかになった。
    (3)MOCVD成長で形成したAlN/GaN構造の界面特性をC-V法により詳細に評価し、この構造においても、界面準位密度が10^<10>cm^<-2>eV^<-1>台まで低減できることを示した。
    (4)自然酸化膜を持つGaNおよびAlGaN表面に超高真空中で1nm〜2nmのAl薄膜を堆積し、真空熱処理することにより、Al/自然酸化膜表面をAl_2O_3薄膜に変換するプロセスを開発し、この構造により、GaN/AlGaNヘテロ構造FETのゲートリーク電流を2ケタ減少させることに成功した。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 11650309
  • 界面制御に基づいたGaNへの金属電極形成技術の開発研究
    科学研究費助成事業
    1999年 - 2001年
    橋詰 保, 葛西 誠也, 兼城 千波, 本久 順一, 関 昇平, 武山 真弓
    本研究では、GaN表面の詳細な評価に基づく金属/半導体界面制御を試み、安定なショットキー接合と、低接合抵抗オーミック電極形成のための作製プロセスを確立することを目的とする。得られた主な成果を以下にまとめる。
    (1)n-GaNに対して安定なショットキー接合法を確立することを目的として、プロセス直前のGaN表面の表面フェルミ準位の位置を光電子分光(XPS)法を用いて測定し、表面のバンド曲がりを詳細に評価した。(1)大気に曝した表面のバンド曲がりは1.4eVと大きく、フェルミ準位が強くピンニングされていることが分った。(2)アンモニア溶液処理と窒素プラズマ処理を行うことでバンド曲がりは0.5eV程度緩和し、分子線エピタキシー法で成長した表面と同等の電子状態が得られることが明らかになった。
    (2)電子デバイスのショットキーゲート構造への応用を目的として、逆方向リーク電流特性を詳しく調べた。(1)n-GaNに対するショットキー接合の逆方向リーク電流は熱電子放出理論で計算される値よりも数ケタ高く、かつ、バイアス依存性が強く温度依存性が弱い。(2)逆方向リーク電流はショットキー電極とオーミック電極間の表面状態や表面構造に敏感であり、バイアス掃引に対してヒステリシスを持つ。これらの結果より、n-GaNに対するショットキー接合の電流輸送特性には、接合界面および電極間表面のトラップに起因するリーク機構が影響していることが強く示唆された。
    (3)AlGaN表面に超真空中で金属Alを約1nm蒸着後、真空アニール(800℃、10min)することで、金属AlとAlGaN表面に残留している自然酸化膜が反応して形成された極薄Al酸化膜を表面不活性化膜として利用し、GaN/AlGaNヘテロ構造上のショットキーゲート特性の改善を実現した
    (4)MgドープP-GaN表面のXPS分析を行った。Mg原子の表面蓄積に伴うMg-O結合ピークが強く検出され、GaおよびNの内殼ピークの半値幅がn-GaNと比較して1.5倍程度に増加していることが分った。表面でのバンド曲がりは1.3eVと強く、Mg蓄積による表面乱れ層により、高密度の表面欠陥準位が存在していることが示唆された。ECR励起のN2プラズマによる表面処理で、表面乱れは回復し、ほぼフラツトな表面バンドを実現できることが明らかになった。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 11555081
  • 高密度半導体量子ドット構造の形成と評価の研究
    科学研究費助成事業
    1997年 - 2000年
    福井 孝志, 本久 順一
    本研究では、有機金属気相選択成長により位置及びサイズ制御された量子細線および量子ドットの作製法を確立し、この技術を用いさらに、量子細線と量子ドットをトンネルバリアを介して接続した単電子トランジスタ及びその回路へと応用した。以下に、これまでに得られた特別推進研究の研究成果を示す。
    1.高均一量子ドット構造形成のため、MOVPE選択成長における成長機構の解明を進めた。その結果、MOVPE選択成長において、成長を続けても立体構造(ピラミッド)の形状が維持し、かつサイズが均一になる成長の自己停止機構を明らかにした。またピラミッドの頂上サイズは、成長条件で決まる反応種の吸着解離の釣り合いによって決定することが明らかにした。
    2.既に確立された量子ドット作製技術を応用し、量子細線と量子ドットをネットワーク状に結合した結合ドットアレイを提案するとともに、MOVPE選択成長によりその構造を実現した。光学的特性の評価から、ドットおよび細線を確認し、本作製法が将来の単電子トランジスタアレイ等のデバイス作製に有効であることを示した。
    3.MOVPE選択成長により、細線-ドット-細線構造を作製し、ゲート電圧印加により、細線がトンネル障壁によってドットと結合した、単電子トランジスタの作製に成功した。本手法では、極微細加工を必要とせず、容易にデバイス作製が可能であるため、今後のキーテクノロジーとして非常に有望である。さらに、負荷抵抗を付けたインバータ回路を試作し、その基本動作を確認した。
    日本学術振興会, 特別推進研究, 北海道大学, 09102001
  • 金属-半導体界面におけるショットキー理想極限の実現とその電子デバイスへの応用
    科学研究費助成事業
    1997年 - 1998年
    長谷川 英機, 呉 南健, 藤倉 序章, 本久 順一, 橋詰 保
    本研究は主要半導体材料について、電気化学的その場プロセスを用い、フェルミ準位のピンニング現象を除去した「ショットキー理想極限」を実現することを試みるとともに、それを電子デバイスに応用することを目的とする。得られた成果を以下にまとめる。
    1) 電気化学プロセスによりInP,GaAs,GaN系半導体上に形成したショットキー接合の障壁高は、金属の仕事関数に強く依存する事を見いだした。特に、Pt/n-InP,Pt/n-GaAsショットキーダイオードにおいて、それぞれショットキー理想極限をほぼ実現する0.86eV,0.92eV以上の障壁高が再現性良く得られた。
    2) XPS/AES,C-V,I-V,ラマン散乱測定により、電気化学プロセスによる金属-半導体界面には、酸化物や歪みは存在せず、また界面近傍にプロセス損傷による深い準位は存在しないことを明らかにした。
    3) 詳細なAFM測定により、界面形成は、粒径数nmの超微粒子を核とし、その粒径の増大と飽和(50nm)、粒子数の増大を伴って生じることを明らかにした。また、Pt/n-InPショットキー接合に関して、微粒子の粒径分布が均一でしかも粒径のより小さな微粒子構造を有するショットキー接合が、より大きな障壁高を持つという相関があることを明らかにした。さらに、導電性プローブを有するAFMを用いたI-V測定により、単一のPtドットにおいても、大きな障壁高が実現されていることを確認した。
    4) 以上の結果は、電気化学プロセスにおいては、金属電極形成初期に金属が微粒子状に析出することで、ストレスの無い金属-半導体界面が形成され、しかも界面近傍にはプロセス損傷が存在しないため、界面におけるフェルミ準位のピンニングが緩和し、金属の仕事関数に強く依存した障壁高が実現されたものと解釈される。
    5) 電気化学プロセスを電子線リソグラフィーと組み合わせ、高周波トランジスタに必須のサブミクロン寸法のマッシュルーム型ゲート電極の形成、および、インプレーン型およびラップゲート型のショットキーゲートを有する量子デバイス・単電子デバイスの形成に成功した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 09450118
  • 人工原子″スーパーアトム″の作製と評価
    科学研究費助成事業
    1996年 - 1997年
    齊藤 俊也, 本久 順一, 藤倉 序章, 本久 順一, 齊藤 俊也
    平成9年度は、人工原子″スーパーアトム″の作製に関する基礎検討として、分子線エピタキシャル成長方を用いた微細構造形成の検討、また、そのネットワーク化に向けた検討を行うとともに、自己形成量子ドットの作製および光学的評価を行ない、以下のような結論を得た。
    (1)InP基板表面に正方形のメサ(台地状の構造)に線状のメサが結合した構造を加工により形成し、この上に分子線エピタキシ(MBE)法によりInAlAs/InGaAs/InAlAs構造の成長を行った。詳細な構造観察の結果、適切な成長条件下で、正方形メサ上にInGaAs量子ドットが、線状メサ上にInGaAs量子細線が形成され、InAlAs/InGaAs系の材料を用いた選択成長が人工原子構造の作製、およびその多数個連結した素子の作製に関して今後有用であることが示唆された。
    (2)詳細な光学的測定によって、上記のInGaAs量子細線・量子ドットの結合部分には高さ100meV程度のポテンシャル障壁が存在することが明らかとなった。また、初期加工基板形状・成長条件等を様々に変えて形成した細線・ドット結合構造の構造観察から、ドット・細線・ポテンシャル障壁のサイズが、初期基板形状・成長条件により精密に制御可能であることが明らかとなり、InAlAsを核とする人工原子およびネットワークの形成手法に関する重要な知見を得た。
    (3)また、格子不整合系の人工原子作製の可能性に関する基礎検討として、GaAs/InAs自己形成量子ドットの形成、および光学的評価を行い、ウェット層とドットのクーロン相互作用が光学的特性に影響を及ぼすことが判明した。
    日本学術振興会, 萌芽的研究, 北海道大学, 08875001
  • III-V族半導体量子構造の表面準位の制御とその光デバイスへの応用
    科学研究費助成事業
    1995年 - 1996年
    長谷川 英機, 赤沢 正道, 本久 順一, 橋詰 保
    III-V族半導体を利用した量子デバイスは、新しい原理にもとづく次世代集積エレクトロニクスを構築できる可能性がある。これまでは、表面準位の多い表面をさけ、深く埋め込まれた量子構造を形成・評価する研究が全世界的に主流で、プレーナー集積化の展望は全く確立していない。本研究は、III-V族化合物半導体の量子構造の閉じ込め量子準位と表面の相互作用の機構を解明し、「シリコン超薄膜界面制御層」を用いる独自の表面・界面制御技術を用いて制御し、プレーナー集積化可能な新光デバイス構築の展望を開こうとするものである。得られた主要な成果を以下にまとめる。
    1)表面から5nmと極浅い位置にGaAs/AlGaAs量子井戸を形成した場合、半導体内部に形成した場合と比較して、量子井戸からのフォルトミネッサンス(PL)強度は約1/1000に減少することを確認し、この現象が表面準位と量子準位の強い相互作用によるものであることを明らかにした。シリコン超薄膜界面制御層技術を用いて本質的な表面不活性化を行うことで、このPL強度の完全な回復を世界で初めて達成した。(表面科学17巻9号に論文発表)
    2)光電子分光法による化学分析によって、シリコン界面制御技術を用いた不活性化膜/半導体界面では半導体表面の酸化や窒化が見られず、良好な界面が形成されていることを明らかにした。(表面科学17巻9号に論文発表)
    3)シリコン超薄膜界面制御層技術を用いることで、不活性化膜である絶縁層を障壁層とした量子細線のPLが常温近くまで観測する事に世界で初めて成功した。また、si超薄膜界面制御層を持たないInGaAs/InAlAs量子細線に対して、PL光強度を400倍以上改善することができた。(PCSI23にて公表、J.Vac.Sci.Technol.14巻4号に掲載)
    4)さらにこの新しい表面制御技術を、エッチングによって形成した量子細線の端面不活性化に応用し、形成した量子細線からのPL発光の改善に成功した。(SSDM96(8月)にて公表、JJAP36巻3号に掲載決定)
    5)パッシベーションの効果を計算機シミュレーションにより検討した結果、Si超薄膜界面制御層により表面・界面準位密度が大幅に低減されたことが明らかとなった。この技術は、量子ドットにも有効と期待される。(第2回半導体界面制御国際シンポジウムで公表、Appl.Sur.Sci.に掲載決定)
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 07455017
  • 界面制御された化合物半導体超微細構造の作製とその電子的特性の評価
    科学研究費助成事業
    1994年 - 1995年
    本久 順一, 齊藤 俊也, 澤田 孝幸
    本研究では、結晶成長の自己組織的な機構を利用することにより、界面の十分制御された半導体量子構造を実現することを主な目的とした。特に、加工基板や微傾斜基板に対して、有機金属気相成長(MOVPE)法による結晶成長を行うことにより、種々の量子構造を作製する方法について検討を行った。得られた成果を以下に示す。
    1.GaAs(001)表面にbath-tub形のパターン列を形成した加工基板にMOVPE成長を行うことにより、加工基板における結晶成長の動的仮定を明らかにすると同時に、量子ドット構造の作製を試みた。その結果、結晶成長過程には非常に強い異方性が現れること、また、bath-tub型の溝の底の部分にドット構造が形成されて、しかもそれが比較的高い発光効率を有していることが明らかとなった。
    2.多段原子ステップを、選択ドープ構造のヘテロ界面に形成することにより、電子に周期的なポテンシャル変調を与えた表面超格子型の電子波干渉素子を提案した。その基本的な素子特性や、周期ポテンシャルの乱れが素子特性に与える影響について理論的検討した結果、従来の同じ原理の干渉素子と比べ、ポテンシャルの周期の違いにより、大きなコンダクタンスの変調が期待されること、また、多段原子ステップにある程度の乱れが存在したとしても、電子波干渉効果が観測可能であることが明らかとなった。
    3.GaAs(001)微傾斜表面上にMOVPE成長することにより多段原子ステップを形成し、それ利用して電子波干渉素子の試作を行った。低温における電流-電圧特性の評価を行った結果、ゲート電圧-相互コンダクタンス特性に、電子波干渉効果に起因すると考えられる振動が観測された。
    日本学術振興会, 一般研究(B), 北海道大学, 06452208
  • 自己組織化機構を利用した半導体立体量子構造の形成と評価
    科学研究費助成事業
    1994年 - 1995年
    福井 孝志, 本久 順一, 長谷川 英機, 赤澤 正道
    本研究は,半導体立体量子構造を作製するに際して,特定の低指数面(ファセット面)間の表面エネルギーの差を利用することが特徴である。原子の付着確率,原料原子の表面拡散距離を,部分的に絶縁膜で覆われた正方形のマスク基板結晶を用いた選択成長により明らかにした。
    具体的には,絶縁膜で覆われたGaAs基板を電子ビーム露光法により0.2μmサイズのパターンに加工し,有機金属気相成長法でGaAs立体量子構造の成長を行った。その際,パターン形状及び成長条件を変えながら選択成長結晶の形状を高分解能走査型電子顕微鏡,および原子間力顕微鏡で詳細に観察し,隣接するファセット面間の原子の付着量,拡散量を調べることにより,相対的な成長速度の面方位依存性を定性的に明らかにした。
    また,この成長速度は結晶成長条件とともに変化し,またピラミッド構造の場合には,成長が進むとともに成長速度が速くなり,更に頂上付近では成長が飽和することを明らかにした。頂上形状の結晶成長条件依存性を明らかにした。
    この平担な頂上部に成長条件を変えることにより,AlGaAs/GaAs量子井戸を形成し,頂上部にGaAs量子ドットを作製した。ドットの密度は,2×10^9cm^<-2>である。量子ドットからの発光をカソードルミネッセンス法を用いて確認した。
    日本学術振興会, 一般研究(A), 北海道大学, 06402037
  • 選択成長を利用した半導体量子ドットの作製と物性の研究
    科学研究費助成事業
    1992年 - 1993年
    福井 孝志, 赤沢 正道, 本久 順一, 長谷川 英機
    量子ドット構造を作製するための基礎実験として、SiO_2マスクパターンを施した(001)GaAs基板上に、結晶学的に4回対称の{001}ファセットに囲まれた量子細線・量子箱の作製を目標とし、有機金属気相成長法を用いてGaAs及びAlGaAsの選択成長を行った。SiO_2膜はウェットケミカルエッチングではく離した。パターンサイズは2ionである。GaAsの成長では良好なピラミッド構造が得られたが、形状は結晶成長条件に強く依存することが明らかとなった。まず成長温度に対しては700℃以上ではSiO_2マスク部に多結晶の析出が見られないが、650℃と比較的低温ではSiO_2上での原料原子の拡散距離が短いため、多結晶が析出することが明らかとなった。また、ファセット形状はV族原料であるAsの分圧にも強く依存し、As圧の低い条件(V/III=10)では、側面に(110)面が現れず、形状が大きくくずれた。またいずれの条件においても上面(001)にくぼみが見られ、量子ドット作製の際には悪影響を及ぼす可能性があり、原因と解決策を検討中である。さらに次のステップとして、AlGaAsの成長を試みた。原料AlはSiO_2膜上では拡散距離が短いため成長条件によらずSiO_2上に多結晶が析出する傾向があることが明らかとなった。最終目標である量子ドットを作製するためには、GaAs/AlGaAsヘテロ構造の選択成長が不可欠であるため、AlGaAsの良好なファセット形成条件を検討した。さらに、結晶成長条件を変えて、形状をSEMで評価し結晶成長速度の膜厚依存性を明らかにし、またピラミッド構造の頂点部分に量子井戸構造を作製し、その光学的特性を明らかにした。
    日本学術振興会, 一般研究(B), 北海道大学, 04452165
  • 半導体ナノ構造の形成、評価とデバイス、回路応用　　　　　　　　　　　　　　　
    競争的資金

産業財産権

  • 半導体発光素子アレー、その製造方法、及び光送信機器
    特許権, 比留間 健之, 原 真二郎, 本久 順一, 福井 孝志, 国立大学法人北海道大学, シャープ株式会社
    特願2007-214119, 2007年08月20日
    特開2009-049209, 2009年03月05日
    特許第5309386号
    2013年07月12日
    201303062035694670
  • 多接合型太陽電池の製造方法
    特許権, 後藤 肇, 本久 順一, 福井 孝志, 本田技研工業株式会社
    特願2008-225684, 2008年09月03日
    特開2009-105382, 2009年05月14日
    特許第5231142号
    2013年03月29日
    200903030639286993
  • 半導体発光素子アレー、およびその製造方法
    特許権, 比留間 健之, 原 真二郎, 本久 順一, 福井 孝志, 国立大学法人北海道大学, シャープ株式会社
    特願2010-533729, 2008年10月17日
    特許第5211352号
    2013年03月08日
    201303061533403902
  • ナノワイヤ太陽電池
    特許権, 遠藤 広考, 後藤 肇, 福井 孝志, 本久 順一, 本田技研工業株式会社, 国立大学法人北海道大学
    特願2011-045624, 2011年03月02日
    特開2012-182389, 2012年09月20日
    201203045215731574
  • 半導体装置及び半導体装置の製造方法
    特許権, 福井 孝志, 冨岡 克広, 本久 順一, 原 真二郎, 国立大学法人北海道大学, シャープ株式会社
    JP2011053909, 2011年02月23日
    WO2011-105397, 2011年09月01日
    201303085910444526
  • ナノワイヤ太陽電池及びその製造方法
    特許権, 後藤 肇, 福井 孝志, 本久 順一, 比留間 健之, 本田技研工業株式会社, 国立大学法人北海道大学
    特願2009-295806, 2009年12月25日
    特開2011-138804, 2011年07月14日
    201103045405981545
  • 太陽電池素子、カラーセンサ、ならびに発光素子及び受光素子の製造方法
    特許権, 比留間 健之, 本久 順一, 福井 孝志, 後藤 肇, 遠藤 広考, 本田技研工業株式会社, 国立大学法人北海道大学
    特願2010-261564, 2010年11月24日
    特開2011-135058, 2011年07月07日
    201103011621612170
  • 半導体発光素子アレー、およびその製造方法
    特許権, 比留間 健之, 原 真二郎, 本久 順一, 福井 孝志, 国立大学法人北海道大学, シャープ株式会社
    JP2008002956, 2008年10月17日
    WO2010-044129, 2010年04月22日
    201203064883121944
  • 半導体構造物の製造方法
    特許権, 冨岡 克広, 福井 孝志, 本久 順一, 原 真二郎, 国立大学法人北海道大学
    特願2008-223713, 2008年09月01日
    特開2010-058988, 2010年03月18日
    201003099664995126
  • ナノワイヤ太陽電池及びその製造方法
    特許権, 後藤 肇, 大橋 智昭, 本久 順一, 福井 孝志, 本田技研工業株式会社, 国立大学法人 北海道大学
    特願2009-106213, 2009年04月24日
    特開2010-028092, 2010年02月04日
    201003081414610281
  • 半導体発光素子アレー、およびその製造方法
    特許権, 比留間 健之, 原 真二郎, 本久 順一, 福井 孝志, 国立大学法人 北海道大学
    特願2007-214119, 2007年08月20日
    特開2009-049209, 2009年03月05日
    200903074447582472
  • 電子波素子
    特許権, ゲルハルト ファーソル, 本久 順一, 永宗 靖, 榊 裕之, 科学技術振興事業団
    特願平4-311853, 1992年11月20日
    特開平6-163927, 1994年06月10日
    特許第3086350号
    2000年07月07日
    200903043319813116
  • トンネル注入半導体装置
    特許権, ゲルハルト ファーソル, 本久 順一, 榊 裕之, 新技術事業団
    特願平4-311854, 1992年11月20日
    特開平6-163928, 1994年06月10日
    200903069828428565