2017年先端技術部門エレクトロニクス
三村 髙志 写真

三村 髙志
(Takashi Mimura)

  • 日本 / 1944年12月14日
  • 半導体工学者
  • 株式会社富士通研究所 名誉フェロー / 情報通信研究機構 未来ICT研究所 統括特別研究員

高電子移動度トランジスタの発明とその開発による情報通信技術の発展への貢献

2種類の半導体を積層化した新構造の「高電子移動度トランジスタ(HEMT)」を発明し、伝導層内の電子移動度が高くなるため優れた高周波特性を持つことを示した。この発明により、情報通信技術の発展に大きく貢献するとともに、極薄伝導層内の電子の物性研究の進展にも寄与した。

プロフィール

略歴

1944年
大阪市生まれ
1970年
大阪大学 大学院基礎工学研究科 修士課程修了
1970年
富士通株式会社 入社
1975年
株式会社富士通研究所 転籍
1982年
大阪大学 工学博士
1998年-2017年
株式会社富士通研究所 フェロー
2006年-2016年
情報通信研究機構 ACT-G ミリ波デバイスプロジェクト 客員研究員
2016年-
情報通信研究機構 未来ICT研究所 統括特別研究員
2017年-
株式会社富士通研究所 名誉フェロー

主な受賞と栄誉

1982年
電子情報通信学会業績賞
1990年
IEEEモーリス・N・リーブマン記念賞
1992年
恩賜発明賞
1998年
紫綬褒章
1998年
ISCSハインリッヒ・ヴェルカー賞
2004年
応用物理学会業績賞
会員:
IEEE、応用物理学会、電子情報通信学会

主な論文

業績

高電子移動度トランジスタの発明とその開発による情報通信技術の発展への貢献

三村髙志博士は、1979?80年、2種の半導体を積層化した構造を持つ新型トランジスタ、高電子移動度トランジスタ(HEMT: High Electron Mobility Transistor)を発明した(1, 2)。三村博士は、2層積層化構造において、より大きなバンドギャップを持つ半導体に正に荷電したドナー不純物を入れると、他の半導体内に電子が誘起され、両者の界面に沿って高い移動度を示すことに気付き、この電子の数の多少を制御することにより、トランジスタ動作の実証に世界で初めて成功した。三村博士は、HEMTが、高い電子移動度の故に、優れた高速応答を示す可能性を指摘し、高周波素子としての開発に先導的役割を果した。これにより、電波望遠鏡用受信機や衛星放送用受信機などへの応用を促し、情報通信技術の発展に大きく貢献した(3)。またHEMT構造では、その極薄伝導層内で電子は層に沿ってのみ動く2次元電子として振る舞うが、高い移動度を示す。このことから、その物性解明に極めて適しており、低次元の電子の物理学の進展の契機ともなった(4)。
HEMT発明の10年前(1970年)、EsakiとTsuは、厚さ10nm程の2種の半導体超薄膜を積層化させた「超格子」構造を提案したが(5)、これが契機となり、関連研究が進み、電子がGaAs内に閉じこめられることが示された。AlGaAsとGaAs超薄膜からなる超格子で、正に帯電した不純物をAlGaAs層にのみ導入した場合、GaAs層内に閉じこめられた電子は、不純物から隔てられるため、高移動度を示すことが1978年に発見された(6)。三村博士は、これに触発され、正の不純物を含んだAlGaAs膜を高純度GaAs結晶上に堆積すれば、接合部に高移動度の2次元電子が得られることに気付き、これを用いたトランジスタ(HEMT)を発明した。
HEMTは、高周波特性に優れるため、衛星放送用受信機、携帯電話とその基地局、GPS用受信機、自動車の衝突防止用のミリ波レーダーなど、情報通信社会を支える超高速素子として広く使われてきた。また、HEMTを構成する2種の半導体は、当初AlGaAsとGaAsであったが、InAlAsとInGaAsの組合せに広がった。さらに結晶格子定数が異なる極薄伝導層を埋め込んだ素子も開発され、高速性と低雑音性に優れたマイクロ波やミリ波素子として広く使われている(7)。他方、AlGaNとGaNを用いたHEMTの研究開発も進み(8)、現在では、高出力の高周波素子として携帯電話基地局で活用されるとともに、スイッチング電源回路用の電力制御素子としても使われ始めている。
また、HEMT構造の半導体界面に形成される超薄伝導層の2次元電子は、不純物や界面凹凸の影響を受けにくく、優れた特性を示すため、2次元や低次元の電子物性の研究に大きく貢献している。
このように、三村博士によるHEMTの発明は、高周波領域での情報通信技術の進展に多大な貢献をなすとともに、低次元電子の物理学の発展にも寄与しており、誠に京都賞にふさわしい成果である。

参考文献

(1)Mimura T, et al. (1980) A new field-effect transistor with selectively doped GaAs/n-AlxGa1-xAs heterojunctions. J. J. Appl. Phys. 19: L225-L227.
(2)Mimura T (1987) Japan Patent 1409643.
(3)Suzuki S, et al. (1986) Detection of the interstellar C6H radical. Publ. Astron. Soc. Japan 38: 911-917.
(4)Tsui DC, et al. (1982) Two-dimensional magnetotransport in the extreme quantum limit. Phys. Rev. Lett. 48: 1559-1562.
(5)Esaki L & Tsu R (1970) Superlattice and negative differential conductivity in semiconductors. IBM J. Res. Dev. 14: 61-65.
(6)Dingle R, et al. (1978) Electron mobilities in modulation-doped semiconductor heterojunction superlattices. Appl. Phys. Lett. 33: 665-667.
(7)Yamashita Y, et al. (2002) Pseudomorphic In0.52Al0.48As/In0.7Ga0.3As HEMTs with an ultrahigh fT of 562 GHz. IEEE Electron Device Lett. 23: 573-575.
(8)Khan A, et al. (1993) High electron mobility transistor based on a GaN-AlxGa1-xN heterojunction. Appl. Phys. Lett. 63: 1214-1215.

記念講演

記念講演要旨

ワークショップ
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