DE68923443T2

DE68923443T2 - Mikroelektronische Anordnung basierend auf mesoskopische Phänomene.

Info

Publication number: DE68923443T2
Application number: DE68923443T
Authority: DE
Inventors: Robert B Laibowitz; Corwin P Umbach
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1989-01-11
Filing date: 1989-09-21
Publication date: 1996-03-07
Anticipated expiration: 2009-09-22
Also published as: JPH02207572A; DE68923443D1; JPH0650775B2; US4982248A; EP0377790A3; EP0377790B1; EP0377790A2

Description

Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf mikroelektronische Bauelemente und spezieller auf mesoskopische Bauelemente, die äußerst geringe Abmessungen in der Größenordnung von einer Phasenkohärenzlänge oder geringer aufweisen.
Jüngste Fortschritte in VLSI-Herstellungstechniken machten es möglich, Festkörperbauelemente mit Submikrometerabmessungen zu fertigen. Es ist zu erwarten, daß sich die Bewegungseigenschaften und Betriebscharakteristiken von mikroelektronischen Bauelementen wesentlich ändern werden, wenn sich die Größe solcher Bauelemente atomarer Dimensionen nähert. Der Begriff "mesoskopisch" wurde geprägt, um sich auf Bauelemente mit Abmessungen in der Größenordnung einer Phasenkohärenzlänge (Lφ), die charakteristische Strecke, die ein Ladungsträger zurücklegt, bevor er die Phasenspeicherung aufgrund von unelastischer oder magnetischer Streuung verliert, zu beziehen.
Es ist klar geworden, daß klassische Bewegungsmodelle versagen, um die quantenmechanische Bewegung, die in mesoskopischen Bauelementen auftritt, zu begründen. In großen Bauelementen, die viele Streustellen enthalten, spiegelt die gemessene Leitfähigkeit einen Mittelwert jeglicher Streuung, die auftritt, wider. Im Gegenteil dazu liegen in kleinen Bauelementen (L ≤ Lφ) zu wenige Streustellen für die Streuung vor, um sich derart zu mitteln, daß sich Massenergebnisse ergeben. In diesen kleinen Bauelementen weisen die Einzelheiten der Streuung eine große Wirkung auf die Bauelementeigenschaften auf. Jede einzelne Verteilung von Streustellen in einer Probe wird bewirken, daß Elektronen auf eine unterschiedliche Weise eine Quantenwechselwirkung eingehen. Die Quantenwechselwirkung erzeugt periodische Schwingungen der magnetischen Leitfähigkeit in ringförmigen Mikrostrukturen und aperiodische Schwankungen in der Leitfähigkeit von Linienmikrostrukturen.
Bislang sind diese mesoskopischen Bauelemente nicht viel kleiner als jene, die gegenwärtig in VLSI-Bauelementen gemäß dem Stand der Technik hergestellt werden. Dies legt nahe, daß dann, wenn VLSI-Bauelemente kleiner werden, ihre Betriebscharakteristiken möglicherweise ungünstig durch mesoskopische Erscheinungen beeinflußt werden.
Jüngst wurde ziemliches Interesse durch die theoretische Vorhersage und experimentelle Beobachtung von periodischen Widerstandsschwingungen des Flusses in kleinen Zylindern und Ringen von etwa 1 Mikrometer Durchmesser hervorgerufen. Zum Beispiel ein Aufsatz mit dem Titel, "Magnetoresistance of Small, Quasi One-dimensional, Normal-Netal Rings and Lines", von C. P. Umbach et al., Seiten 4048 bis 4051, Physical Review B, Band 30, Nummer 7, 1. Oktober 1984, berichtet erstmals und beschreibt aperiodische Schwankungen in den Schwingungen des magnetischen Widerstands von sehr kleinen Ringen und Linien, die bei niedrigen Temperaturen gemessen wurden. R. A. Webb, S. Washburn, C. P. Umbach und R. B. Laibowitz, Phys. Rev. Letter 54 2696 (1985) beschreibt eine erste Beobachtung von Schwingungen des magnetischen Widerstands, die in kleinen Ringen im Flußquantum h/e periodisch auftreten.
Seit noch jüngerer Zeit beginnen in der Literatur Bauelemente aufzutreten, die auf Effekten der Quantenwechselwirkung basieren. Beispielsweise lehrt die US-A-4 550 330 ein mesoskopisches Interferometer, das unter Verwendung gegabelter Zweige leitfähiger Pfade ausgebildet ist, wobei jede Pfadlänge in der Größenordung von mehreren mittleren freien Weglängen eines Elektrons im leitfähigen Pfad liegt. Die Anwendung einer Gatespannung auf einen der leitfähigen Pfade verändert die Wellenlängen von bestimmten Elektronen in dem einen Pfad. Aufgrund der durch die veränderten Wellenlängen verursachten Phasendifferenz zwischen den in den zwei leitfähigen Pfaden sich bewegenden Elektronen ergeben sich Interferenzeffekte, die wiederum steuerbare Veränderungen in der Leitfähigkeit des Bauelements erzeugen.
Ein Aufsatz mit dem Titel "Proposed Structure for Large Quantum Interference Effects", von S. Datta, Seiten 487 bis 489, Applied Physics Letter, Band 48, Nr. 7, 1986 beschreibt ein mesoskopisches Ringbauelement, das auch auf Quantenwechselwirkungen beruht, die sich aus Phasendifferenzen ergeben, die durch sich verändernde Wellenlängen in zwei parallelen Wannen bewirkt werden. Gemäß der Veröffentlichung besteht die Bauelementestruktur aus zwei parallelen GaAs-Quantenwannen, die durch eine AlGaAs-- Sperre getrennt sind. Der Strom durch das Bauelement wird durch die Quantenwechselwirkungen zwischen den zwei parallelen Wannen bestimmt und kann durch einen dritten Anschluß, der die Wellenlängenunterschiede der Elektronen in den zwei parallelen Quantenwannen verändert, gesteuert werden.
Es ist eine hauptsächliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues mikroelekronisches Bauelement, das auf mesoskopische Erscheinungen beruht, bereitzustellen.
Es ist eine prinzipielle Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues äußerst kleines Festkörperbauelement, bereitzustellen
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Festkörperbauelement, das für die Aufnahme in VLSI-Schaltungen anpaßbar ist, bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Festkörperbauelement, das ohne weiteres unter Verwendung von VLSI-Herstellungstechniken hergestellt werden kann, bereit zustellen.
Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dadurch erreicht, daß eine neue mesoskopische Bauelementestruktur wie durch Anspruch 1 festgelegt bereitgestellt wird. In einem solchen Bauelement sind phasenändernde Streustellen bei verschiedenen Energieniveaus in der Nähe eines leitfähigen Kanals angeordnet; die Ladungsträger im Kanal, die durch eine Potentialsperre isoliert sind, weisen keine wesentliche Wechselwirkung mit den phasenändernden Streustellen in Abwesenheit einer genügend großen Spannung am isolierten Gate des mesoskopischen Bauelements auf; wobei das Einstellen des Potentials am isolierten Gate ein lokales elektrisches Feld längs des Kanals einrichtet und den Zugang der Ladungsträger in den Kanal, um mit den phasenändernden Streustellen in Wechselwirkung zu treten, steuert, so daß dadurch die Leitfähigkeit des Kanals steuerbar verändert wird.
Das Wesen, das Prinzip, der Nutzen, andere Aufgaben und Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden aus der folgenden detaillierteren Beschreibung offensichtlich werden. Ein Weg zur Ausführung der Erfindung ist unten im Detail beschrieben unter Bezugnahme auf Zeichnungen, die nur eine spezielle Ausführung darstellen, bei der:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Struktur eines Phasenkohärenzlängen-Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 2A ein Diagramm ist, das eine typische periodische Schwingung der magnetischen Leitfähigkeit einer mesoskopischen Ringmikrostruktur zeigt.
Fig. 2B aperiodische Schwankungen der magnetischen Leitfähigkeit, die in einer typischen mesoskopischen Linienmikrostruktur auftreten, zeigt.
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Struktur eines Phasenkohärenzlängen-Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 4 eine Aufsicht auf ein Phasenkohärenzlängen-Bauelement ist, das eine andere Anordnung der phasenändernden Streustellen an den Kanten längs des Kanals des Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bezugnehmend auf Fig. 1 ist ein mesoskopisches Phasenkohärenzlängen-Bauelement 1 gezeigt, das einen leitfähigen Kanal 16, eine Isolierschicht 30, die einen dünnen Teilabschnitt 20 aus Streumaterialien in physikalischer Nähe zum Kanal 16 aufweist, und ein leitfähiges Gate 40 umfaßt. Die Abmessungen des mesoskopischen Bauelements 1 sind geringer oder vergleichbar der Phasenkohärenzlänge im Kanal 16. Das mesoskopische Bauelement 1 ist vorzugsweise aus einem Siliciumsubstrat 10 aufgebaut, das ein Sourcegebiet 12, ein Draingebiet 14 und einen leitfähigen Kanal 16, der zwischen der Source 12 und dem Drain 14 angeordnet ist, aufweist. Der leitfähige Kanal 16 könnte ein zweidimensionales Elektronengas sein, das auf der Oberfläche des Siliciumsubstrats 10 unter der Anwendung einer Gleichvorspannung am Gate 40, das aus einem leitfähigen Material wie Aluminium bestehen könnte, gebildet wird. Der dünne Teilabschnitt 20, der sich in physikalischer Nähe des leitfähigen Kanals 16 befindet, besteht vorzugsweise aus Siliciumkarbit, SiC, oder anderen geeigneten Materialien, die einen verhältnismäßig größeren Bandabstand als den des Substratmaterials 10 aufweisen, wobei sie mit einem Material wie Arsen oder Bor dotiert sind, so daß die phasenändernden Streustellen 25 bei verschiedenen Energieniveaus innerhalb des Bandabstands des dünnen SiC-Teilabschnitts 20 gebildet würden, dessen Energieniveaus höher als die Fermi-Niveaus im leitfähigen Kanal 16 liegen. Die Isolierschicht 30, die den dünnen Teilabschnitt 20 und den Kanal 16 vom leitfähigen Gate 40 trennt, besteht vorzugsweise aus einem Material mit großem Bandabstand, mit einem Bandabstand, der vergleichbar oder höher desjenigen des dünnen Teilabschnitts 20 ist, wie dies zum Beispiel undotiertes Siliciumkarbit oder Diamant als Isoliermaterial ist. In seinem Ruhezustand isoliert im wesentlichen eine durch den dünnen Teilabschnitt 20 hergestellte Potentialsperre die phasenändernden Streustellen 25 von den Ladungsträgern im Kanal 16.
Alternativ dazu könnten der dünne Teilabschnitt 20 und im folgenden die dünne Schicht 70, die phasenändernde Streustellen enthalten, Materialien sein oder Materialien enthalten, die eine große Anzahl an hoher Spin-Bahn-Streuung erzeugen, d.h. Materialien mit hohen Atomzahlen, wie Gold; Materialien, die Elektronenfallen, d.h. Oberflächenzustände, enthalten; magnetische Materialien, einschließlich paramagnetischer und ferromagnetischer Materialien, zum Beispiel Nickel oder Eisen; und Materialien mit gleichförmigen Verteilungen elastischer Streustellen, die vorzugsweise durch Ionenimplantation gebildet werden. Während die dünnen Schichten 20, 70 als durchgehende Schichten gezeigt und beschrieben sind, könnten sie Abschnitte von Schichten, Inseln oder unterbrochene Schichten sein, oder solche phasenändernde Streustellen 25, und im folgenden 75, könnten als zufällig angeordnete Atome solcher Streumaterialien angeordnet sein.
Andere Anordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind ebenfalls möglich und können ohne weiteres unter Verwendung gewöhnlich bekannter VLSI-Herstellungstechniken hergestellt werden. Es wird auf Fig. 4 Bezug genommen, die eine Abänderung der Ausführung in Fig. 1 zeigt. Wie in der bevorzugten Ausführung in Fig. 1 umfaßt das mesoskopische Bauelement 1, das auf dem Substrat 10 getragen wird, eine Source 12 und einen Drain 14, einen leitfähigen Kanal 16, eine Isolierschicht 30 und ein leitfähiges Gate 40. Jedoch anstelle eines dünnen Teilabschnitts 20 aus über dem Kanal 16 angeordneten Streumaterialien könnten Streustellen 25 aus solchen Streumaterialien an den Kanten 15 längs des Kanals 16 angeordnet werden. In dieser Anordnung befinden sich die Streustellen 25 im Ruhezustand außerhalb des Kanals 16 und es liegt keine wesentliche Streuwechselwirkung mit den Ladungsträgern im Kanal 16 vor. Die Ladungsträger im Kanal 16 treten mit den phasenändernden Streustellen 25 in Berührung und Wechselwirkung, wenn sich das Potential des Gates 40 erhöht, so daß bewirkt wird, daß sich die Streufelder und die leitfähigen Kanäle verbreitern und die Potentialsperre zwischen den Streustellen 25 und den Ladungsträgern übersteigen, so daß dadurch die Leitfähigkeit des Kanals 16 in der dargestellten Ausführung der Fig. 4 steuerbar verändert wird.
Bezugnehmend auf Fig. 2 werden dort typische periodische Schwingungen der magnetischen Leitfähigkeit für mesoskopische Ringstrukturen (Fig. 2A) und aperiodische Schwankungen der magnetischen Leitfähigkeit in mesoskopischen Linienstrukturen (Fig. 28) gezeigt. Die Amplitude der Schwingungen der magnetischen Leitfähigkeit in solchen mesoskopischen Bauelementen wird ausgedrückt durch:
ΔG ≈ (e² /h) (Lφ /L)²
wobei G die magnetische Leitfähigkeit ist, e die Elektronenladung ist, h die PlankVsche Konstante ist, Lφ die Phasenkohärenzlänge ist und L die Bauelementeabmessung ist. Prinzipiell kann die Amplitude der Schwingungen unbestimmt ansteigen, wenn Lφ /L ansteigt. Es wurden periodische Schwingungen in der Größe von ΔG/ G ≈ 20% in GaAs/AlGaAs-Heterostrukturringen berichtet. Spezieller hat gemäß der vorliegenden Erfindung der Kanal 16 des Bauelements 1 mit paramagnetischen Materialien, z.B. einer dünnen Schicht aus Ni, welche die Streustellen 25 in der Ausführung der Fig. 4 bildet, bei einer Nullvorspannung am Gate 40 oder einer geeigneten Gleichvorspannung eine Leitfähigkeit ergeben. Bei dieser Vorspannungsart befinden sich die phasenändernden Streustellen 25 in keiner wesentlichen Wechselwirkung mit den Ladungsträgern im Kanal 16, und das Bauelement 1 befindet sich im Zustand 17 der Schwingungskurven der magnetischen Leitfähigkeit der Fig. 2A und 2B für Ring- bzw. Linienmikrostrukturen. Die Erhöhung des Potentials mittels eines Signals am Gate 40 erhöht das Energieniveau der Ladungsträger im Kanal 16 und bringt die Ladungsträger in wesentliche Wechselwirkung mit den phasenändernden Streustellen 25, so daß dadurch die Leitfähigkeit des Kanals 16 steuerbar verändert wird, und bringt das Bauelement 1 in den Zustand 18 der gestrichelten Kurven der magnetischen Leitfähigkeit der Fig. 2A und 2B. Mit anderen Worten wird die Leitfähigkeit im Kanal 16 des mesoskopischen Bauelements 1 mittels des Potentials am isolierten Gate 40 gesteuert. Die Einstellung des Potentials am Gate 40 erzwingt über der Isolierschicht 30 längs des Kanals 16 ein begrenztes elektrisches Feld und steuert den Zugang der Ladungsträger in den Kanal 16, um mit den phasenändernden Streustellen 25 in Wechselwirkung zu treten. Die Ladungsträger im Kanal 16 sind wegen der durch den dünnen Teilabschnitt 20 erzeugten Potentialsperre nicht in der Lage, bei Abwesenheit einer genügend großen Spannung am Gate 40 mit den phasenändernden Streustellen 25 wesentlich in Wechselwirkung zu treten.
Nunmehr bezugnehmend auf Fig. 3 ist eine zweite bevorzugte Ausführung gezeigt. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt das vom Substrat 50 getragene Phasenkohärenzlängen-Bauelement 1 einen leitfähigen Kanal 56, der von einer dünnen Schicht 70, die phasenändernde Streustellen 75 enthält, durch eine Sperrschicht 60 mit einem verhältnismäßig höheren Bandabstand als dem des Substrats 50 getrennt ist, und ein leitfähiges Gate 90, das von der Schicht 70 durch ein Material 80 mit einem großen Bandabstand, das einen Bandabstand höher als denjenigen der Sperrschicht 60 aufweist, getrennt ist. Wiederum wie in der bevorzugten Ausführung der Fig. 1 sind die Abmessungen des Bauelements 1 in dieser zweiten Ausführung geringer oder vergleichbar mit einer Phasenkohärenzlänge im Kanal 56. Diese Einschränkung auf die Bauelementeabmessung hängt von der Auswahl des für das Substrat 10 verwendeten Materials ab, zum Beispiel kann für GaAs-Substratmaterial die Phasenkohärenzlänge in der Größenordnung von 1 Mikrometer bei 77 ºC sein. Diese Beschränkung ist auch eine Funktion der Temperatur und entspannt sich im allgemeinen mit abnehmender Temperatur.
Das Bauelement 1 gemäß der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung bekannter VLSI-Herstellungstechniken gestaltet werden, einschließlich optischer und Elektronenstrahllithografietechnologien, epitaxialer Filmabscheidung mit Molekularstrahlen und thermischer Verdampfung unter Verwendung einer Widerstandsquelle oder einer Elektronenstrahlkanonenquelle. Das mesoskopische Bauelement 1 der Fig. 3 wird vorzugsweise mit einem Gallium-Arsenid-Substrat 50 hergestellt, das einen Drain 54 und eine Source 52 und einen zwischen dem Drain 54 und der Source 52 angeordneten leitfähigen Kanal 56 umfaßt. Die Sperrschicht 60 ist vorzugsweise aus Aluminium-Gallium-Arsenid gebildet, wobei der leitfähige Kanal 56 ein zweidimensionales Elektronengas ist, das an der Schnittstelle der Heteroübergangstruktur aus der Aluminium-Gallium-Arsenid-Schicht 60 und der Gallium-Arsenid-Schicht 50 gebildet ist. Vorzugsweise bildet eine Monolage aus magnetischen Atomen wie Ni die phasenändernden Streustellen 75 in der dünnen Schicht 70, wobei die Streustellen 75 durch eine durch die Sperrschicht 60 hergestellte Potentialsperre von den Ladungsträgern im Kanal 56 in hohem Maße isoliert sind. Das Material 80 mit dem großen Bandabstand könnte ein Isoliermaterial wie SiO2 sein, das dazu dient, das Gate 90, das aus einem leitfähigen Material wie Aluminium bestehen könnte, zu isolieren.
Nachdem im Kanal 56 ein leitfähiger Pfad hergestellt ist, indem eine Gleichvorspannung an das Gate 90 in geeigneter Weise angelegt wird, erfordert der Betrieb des Bauelements 1, daß das Gate 90 derart vorgespannt wird, daß die Ladungsträger des Kanals anfangs auf nahen, aber nicht ausreichenden Energieniveaus liegen, um zu ermöglichen, daß die Ladungsträger in hohem Maße mit den phasenändernden Streustellen 75 in der dünnen Schicht 70 in Wechselwirkung treten. Diese Isolation wird durch eine durch die Sperrschicht 60 hergestellte Potentialsperre erreicht. Die Anwendung einer geringen zusätzlichen Signalspannung auf das Gate 90 erhöht die Energie der Ladungsträger im Kanal 56 und bewirkt, daß die Ladungsträger phasenändernde Kollisionen mit den Streustellen 75 eingehen. Die Anderung in der Nettoquantenwechselwirkung der Ladungsträger im Kanal 56, die durch ihre Wechselwirkung mit den zusätzlichen phasenändernden Streustellen 75 bewirkt wird, ergibt eine gesteuerte Veränderung der Leitfähigkeit des Kanals 56, die in eine Signalverstärkung umgewandelt werden kann oder bewirken kann, daß das Bauelement 1 den Zustand umschaltet.
Obwohl in den bevorzugten Ausführungen der Fig. 1 und 4 die phasenändernden Streustellen 25 als im dünnen Teilabschnitt 20 enthalten gezeigt und beschrieben sind, kann man verstehen, daß die
YO 987 059 Streustellen 25 nur in physikalischer Nähe zum leitfähigen Kanal 16 zu liegen brauchen, so daß sich nach der Anwendung einer Signalspannung auf das Gate 40 wesentliche Kollisionen zwischen den Ladungsträgern im Kanal 16 und den Streustellen 25 ergeben werden.
Obwohl die Potentialsperren in der bevorzugten Ausführung des Anmelders als durch die Sperrschichten 20, 60 hergestellt gezeigt und beschrieben sind, sind auch andere Ausführungen von Potentialsperren anwendbar. Zum Beispiel könnten die Isolierschichten 30 und die Sperrschicht 20 der Fig. 1 durch eine Schottky-Sperre, die natürlich zwischen dem Metallgate 40 und dem Halbleitersubstrat 10 gebildet wird, ersetzt werden. Darüber hinaus könnten die Streustellen 25 auch als zufällig angeordnete Atome der oben vorgeschlagenen Streumaterialien angeordnet werden.
Während der Betrieb des Phasenkohärenzbauelements 1 im Hinblick auf Ladungsträger allgemein gezeigt und beschrieben worden ist, wird von den Fachleuten auf diesem Gebiet verstanden werden, daß die Kanäle 16, 56 entweder p-dotiert oder n-dotiert sein könnten, wobei die Ladungsträger in solchen Kanälen 16, 56 Löcher bzw. Elektronen sind.
Obwohl die Substrate 10, 50 in den bevorzugten Ausführungen als Halbleitermaterialien wie Si oder GaAs gezeigt und beschrieben sind, könnten auch andere geeignete Materialien einschließlich anderen III-V-Verbindungen und Metalle verwendet werden.
Aus der vorhergehenden detaillierten Beschreibung der Erfindung des Anmelders kann ersehen werden, daß einfache, bislang neue mesoskopische Bauelemente mit äußerst geringen Abmessungen gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung möglich sind. Zusätzlich zu den Veränderungen und Modifikationen der beschriebenen bevorzugten Ausführungen des Anmelders, die vorgeschlagen worden sind, werden viele andere Veränderungen und Modifikationen den Fachleuten auf diesem Gebiet offensichtlich werden, und demgemäß ist der Umfang der Erfindung des Anmelders nicht so aufzufassen, daß er auf die speziellen gezeigten oder vorgeschlagenen Ausführungen begrenzt wäre.

Claims

1. Festkörperbauelement umfassend:

ein Halbleitersubstrat (10) eines vorgegebenen Bandabstands, das ein Sourcegebiet (12) aufweist, ein Draingebiet (14) und einen leitfähigen Kanal (16), der dazwischen angeordnet ist, wobei die Abmessungen des Bauelements geringer oder vergleichbar einer Phasenkohärenzlänge in dem Kanal sind;

ein Streumaterial, das phasenändernde Streustellen (25), die auf verschiedenen Energieniveaus und in der Nähe zu dem leitfähigen Kanal (16) liegen, aufweist;

Sperrmittel (20) zur Erzeugung einer Potentialsperre, um die phasenändernden Streustellen (25) von den Ladungsträgern in dem leitfähigen Kanal (16) räumlich zu trennen; und

Mittel zum Erzwingen eines begrenzten elektrischen Feldes (40), die über den Sperrmitteln (20) längs des leitfähigen Kanals (16) angeordnet sind, um das Energieniveau der Ladungsträger in dem Kanal (16) zu verändern, um dadurch die phasenändernden Wechselwirkungen der Ladungsträger mit den phasenändernden Streustellen (25) zu verändern und die Leitfähigkeit des Kanals (16) zu steuern.

2. Festkörperbauelement gemäß Anspruch 1, wobei die phasenändernden Streustellen (25) aus Material mit hoher Spin-Bahn- Streuung, elastisch streuendem Material oder magnetischem Material bestehen.

3. Festkörperbauelement gemäß einem oder mehrerem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, wobei die phasenändernden Streustellen (25) längs der Kanten (15) des leitfähigen Kanals (16) angeordnet sind oder in der Form zufällig positionierter Atome solcher Stellen.

4. Festkörperbauelement gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei die Sperrmittel (20) eine Sperrschicht sind, die einen Bandabstand größer als den gegebenen Bandabstand aufweist und über dem leitfähigen Kanal (16) liegt.

5. Festkörperbauelement gemäß Anspruch 4, wobei die phasenändernden Streustellen (25) als eine Schicht aus elastisch streuendem Material zwischen dem Kanal (16) und der Sperrschicht (20) angeordnet sind.

6. Festkörperbauelement gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei die Mittel zum Erzwingen eines begrenzten elektrischen Feldes (40) ein isolierendes leitfähiges Gate sind.

7. Festkörperbauelement gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei die Mittel zum Erzwingen eines begrenzten elektrischen Feldes (40) ein Metallgate sind und die Sperrmittel (20) eine Schottky-Sperre, die durch das Metallgate (40) über dem Halbleiter (10) gebildet wird, sind.

8. Festkörperbauelement gemäß Anspruch 1 weiterhin umfassend:

eine Isolierschicht (80), die einen Bandabstand größer als den Bandabstand der Sperrmittel (60) aufweist und über dem streuenden Material (70) angeordnet ist; wobei

die Mittel zum Erzwingen eines begrenzten elektrischen Feldes (90) über der Isolierschicht (80) längs des leitfähigen Kanals (56) angeordnet sind.

9. Festkörperbauelement gemäß Anspruch 8, wobei die phasenändernden Streustellen (75) als eine Schicht aus magnetischem Material, aus Material mit hoher Spin-Bahn-Streuung oder aus elastisch streuendem Material angeordnet sind.

10. Festkörperbauelement gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei das Substrat (50) GaAs ist, die Sperrmittel (60) AlGaAs sind und die Mittel zum Erzwingen eines begrenzten elektrischen Feldes (90) ein leitfähiges Gate sind.

11. Festkörperbauelement gemäß Anspruch 8, wobei das streuende Material (70) eine metallische Schicht ist, die Sperrmittel (60) eine Schottky-Sperre, die durch die metallische streuende Schicht (70) über dem Halbleiter (50) gebildet wird, sind und die Mittel zum Erzwingen eines begrenzten elektrischen Feldes (90) ein leitfähiges Gate sind.

12. Festkörperbauelement gemäß Anspruch 11, wobei die metallische streuende Schicht (70) Nickel ist.