DE3937073A1 - Integriertes akustoelektronisches bauelement mit gebondeter iii-v-halbleiterschicht - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein integriertes akustoelektronisches Bauelement wie es aus IEEE Ultrasonics Symposium (1988) Seite 13 bis 143 bekannt ist.

In der obengenannten Druckschrift ist ein akustoelektronisches Bauelement beschrieben und in Fig. 1 dargestellt, das aus einem Substrat aus Galliumarsenid mit darauf befindlichen Galliumarsenid- bzw. Aluminium-Galliumarsenidschichten und Oberflächenwellen-Einrichtungen besteht. Die auf dem Gallium­ arsenid-Substrat befindlichen Schichten bilden eine Hetero­ junction-Struktur mit wie aus der Druckschrift näher hervorge­ henden Materialzusammensetzungen der einzelnen Schichten. Bei diesem bekannten Bauelement ist vorgesehen, daß die mittels der Oberflächenwelleneinrichtungen erzeugten Oberflächenwellen in dieser Heterojunction-Schichtenstruktur verlaufen. Das dort angegebene Bauelement ist ein Akustic Charge Transport Device in dem in Folge der durch die Oberflächenwelle erzeugten Poten­ tialverteilung eine Ladungs-Paketierung oder -bündelung erfolgt. Diese Beeinflussung der Ladungsverteilung beruht auf den piezoelektrisch erzeugten Potentialverteilungen, die von einer im piezoelektrischen Material laufenden akustischen Welle erzeugt werden. Galliumarsenid ist ein schwach ausgeprägtes, piezoelektrisches Material.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein leistungsfähi­ geres akusto-elektronisches Bauelement der oben angegebenen Art anzugeben.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß eine Verbesse­ rung für ein wie oben angegebenes akusto-elektronisches Bauele­ ment dadurch zu erreichen ist, daß man Material mit höherem piezoelektrischem Effekt, d. h. höherem Kopplungsfaktor der elektromechanischen Umsetzung benutzt. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, anstelle des Galliumarsenids für das Substrat Lithiumniobat, Lithiumtantalat oder dergleichen zu verwenden, in dem mit Aufwand wesentlich geringerer akustischer Leistungsdichte mit Hilfe der Oberflächenwelleneinrichtung eine elektrische Potentialwelle mit einer solchen Amplitude zu erzielen ist, die für den akustischen Ladungstransport zufriedenstellende Größe hat. Die Dämpfung einer akustischen Oberflächenwelle in Lithiumniobat ist deutlich niedriger als in Galliumarsenid. Die Erfindung ergibt ein Verbundsubstrat aus einem Lithiumniobat-Substrat und der bekannten Sandwich-Hetero-Schichtenstruktur aus Galliumarsenid/Alumnium- Galliumarsenid oder dergleichen.

Die Erfindung ermöglicht es, ein Bauelement zu erhalten, das die größere Beweglichkeit und Führung der injizierten Ladungs­ träger in der durch die Schichtstruktur erzeugten Quantum-Well- Struktur hat. Bei der Erfindung sind Oberflächenzustände ver­ mieden, die den Ladungstransport behindern und Rauschen erzeugen.

Ein die erfindungsgemäßes ACT-Bauelement besitzt auch eine größere Laufzeit vergleichsweise zu einem ACT-Bauelement mit Galliumarsenid-Substrat.

Herzustellen ist ein wie erfindungsgemäßes Bauelement mit den Verfahrensmerkmalen der älteren nicht vorveröffentlichten Pa­ tentanmeldung P 39 22 671.9, deren nicht vorveröffentlichter Beschreibungsinhalt, eingeschlossen die Figuren, die Offenba­ rung ergänzender Bestandteil der Beschreibung der hier vorlie­ genden Erfindung ist. Ebenso ist die obengenannte Druckschrift Bestandteil der vorliegenden Erfindungsbeschreibung, nämlich im Hinblick auf dasjenige, was zum Verständnis eines Akustik-Char­ ge-Transport Bauelementes für den einschlägigen Fachmann un­ notwendig ist.

Die Figur zeigt in einer Seitenansicht mit 1 bezeichnet ein Substrat aus Lithiumniobat oder Lithiumtantalat. Zu einem An­ teil ist die Oberfläche 2 dieses Substrats 1 mit einer wie be­ kannten insbesondere epitaktisch aufgewachsenen, vorzugsweise einkristallinen Halbleiter-Heterojunction-Schichtstruktur 3 aus Schichten aus vorzugsweise Galliumarsenid und Aluminium-Galli­ umarsenid versehen. Mit 4 sind die Elektroden einer Oberflächenwellen-Wandlerstruktur bezeichnet. Mit dieser Struktur 4 wird eine mit 5 angedeutete akustische Welle erzeugt, die von dem Wandler 4 aus im Substrat bzw. in dessen Oberfläche 2 verläuft und im Bereich der Schichtstruktur 3 in diese Schichtstruktur 3 hinein wirksam ist. Diese Wirkung besteht in der Ladungs-Paketierung gemäß Fig. 1 der genannten Druckschrift. Mit 6 sind zusammengenommen die Elektroden des Aufbaues der ACT-Struktur bezeichnet. Ein Beispiel für deren Ausführung ist in der Fig. 1 der genannten Druckschrift enthalten.

Claims (1)

1. Akustoelektronisches Bauelement nach Art einer Acoustic Charge Transport (ATC-) Device mit einem Substrat (1) aus piezoelektrischem Material, mit darauf vorgesehener vorzugs­ weise einkristalline Halbleiter-Heterojunction-Struktur (3) und mit wenigstens einer Oberflächenwellen-Wandlerstruktur (4) zur Erzeugung einer Oberflächenwelle (5), gekennzeichnet dadurch, daß das Substratmaterial Lithiumniobat oder Lithiumtantalat ist.