JP2845262B2 - バンドギャップ加工されたヘテロ接合における光学的に書き込み消去可能な導電パターン - Google Patents
バンドギャップ加工されたヘテロ接合における光学的に書き込み消去可能な導電パターンInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/26—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, elements provided for in two or more of the groups H01L29/16, H01L29/18, H01L29/20, H01L29/22, H01L29/24, e.g. alloys
- H01L29/267—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, elements provided for in two or more of the groups H01L29/16, H01L29/18, H01L29/20, H01L29/22, H01L29/24, e.g. alloys in different semiconductor regions, e.g. heterojunctions
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
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Description
【０００１】本発明は、光エレクトロニクス装置に関
し、特に、不純物イオンが依然として固定されている
間、比較的長い時間光発生キャリアが可動であるような
光誘導の準安定状態を形成することが可能なことによっ
て、ヘテロ接合に与えられるドーピングされた化合物半
導体素子を利用するような装置に関する。
し、特に、不純物イオンが依然として固定されている
間、比較的長い時間光発生キャリアが可動であるような
光誘導の準安定状態を形成することが可能なことによっ
て、ヘテロ接合に与えられるドーピングされた化合物半
導体素子を利用するような装置に関する。
【０００２】現在、ＤＸセンターを含むドーピングされ
た半導体化合物で形成される安定した光伝導率を使用し
た光エレクロトニクス装置に対する関心が増えている。
ドナー不純物が、ドナーイオンの周囲の大きな格子緩和
のために、稀薄な水素状態ではなくむしろ高密度の狭い
励起状態を形成しない時、ＤＸセンターは半導体内で形
成される。基底状態において、ＤＸセンターは陰電気を
帯びている。光励起はそれを通常の稀薄なドナーに変え
る。ＤＸ基底状態に戻すことを必要とする構造的緩和が
捕獲バリア−ＥＣＡＰを生じるため、この励起状態は準
安定状態である。とても低い温度で、安定した光伝導率
において、励起光源が除去されたあとでさえ電子濃度は
いつまでも高いままである。さらに、イオン化されたド
ナーセンターによって供給されるクーロン力のために、
これらの自由電子がドナーセンターの近くに閉じ込めら
れたままである。１９９４年４月８日に出願され、本出
願人に譲渡された米国特許出願第０８／２２５，０４７
号は、ＤＸセンターに関連した安定した伝導率と反射効
果を利用している様々な光エレクトロニクス装置につい
て述べている。
た半導体化合物で形成される安定した光伝導率を使用し
た光エレクロトニクス装置に対する関心が増えている。
ドナー不純物が、ドナーイオンの周囲の大きな格子緩和
のために、稀薄な水素状態ではなくむしろ高密度の狭い
励起状態を形成しない時、ＤＸセンターは半導体内で形
成される。基底状態において、ＤＸセンターは陰電気を
帯びている。光励起はそれを通常の稀薄なドナーに変え
る。ＤＸ基底状態に戻すことを必要とする構造的緩和が
捕獲バリア−ＥＣＡＰを生じるため、この励起状態は準
安定状態である。とても低い温度で、安定した光伝導率
において、励起光源が除去されたあとでさえ電子濃度は
いつまでも高いままである。さらに、イオン化されたド
ナーセンターによって供給されるクーロン力のために、
これらの自由電子がドナーセンターの近くに閉じ込めら
れたままである。１９９４年４月８日に出願され、本出
願人に譲渡された米国特許出願第０８／２２５，０４７
号は、ＤＸセンターに関連した安定した伝導率と反射効
果を利用している様々な光エレクトロニクス装置につい
て述べている。
【０００３】しかしながら、不幸にも、現在のところＤ
Ｘセンターを現すことで知られている物質における光キ
ャリアの捕獲を防ぐために維持されるべき周辺温度は、
比較的低く、室温操作は実行不可能である。これは、こ
のような装置の有用性を限定してしまう。
Ｘセンターを現すことで知られている物質における光キ
ャリアの捕獲を防ぐために維持されるべき周辺温度は、
比較的低く、室温操作は実行不可能である。これは、こ
のような装置の有用性を限定してしまう。
【０００４】本発明の目的は、光のパターンを照射する
時に、前記特許出願にある実施例によって必要とされて
いる低い温度を必要としない増加した伝導率の安定した
パターンを蓄積する半導体蓄積装置を提供することであ
る。
時に、前記特許出願にある実施例によって必要とされて
いる低い温度を必要としない増加した伝導率の安定した
パターンを蓄積する半導体蓄積装置を提供することであ
る。
【０００５】特に、本発明は、蓄積手段として、ＤＸセ
ンターを導くことができるドナーがそのうちの一つに適
当にドーピングされている異なった半導体物質の２つの
領域の間の特別なヘテロ接合を含む半導体素子を使用し
ている。光キャリアはヘテロ接合にあって、ＤＸセンタ
ーの本来の位置から空間的に除去される。もし、ヘテロ
接合が大きなバンド偏差を与えるように設計されていれ
ば光キャリアはバリアを通過しなければならず、またあ
るいは、元来のＤＸ位置に戻すために熱的にそれ以上に
励起されなければならないので、後者は再結合に対する
高度なバリアとして機能する。もし、バリアが十分に高
ければ（１ｅＶ）、ＰＰＣは少なくとも約１年間室温で
持続するのに適している。
ンターを導くことができるドナーがそのうちの一つに適
当にドーピングされている異なった半導体物質の２つの
領域の間の特別なヘテロ接合を含む半導体素子を使用し
ている。光キャリアはヘテロ接合にあって、ＤＸセンタ
ーの本来の位置から空間的に除去される。もし、ヘテロ
接合が大きなバンド偏差を与えるように設計されていれ
ば光キャリアはバリアを通過しなければならず、またあ
るいは、元来のＤＸ位置に戻すために熱的にそれ以上に
励起されなければならないので、後者は再結合に対する
高度なバリアとして機能する。もし、バリアが十分に高
ければ（１ｅＶ）、ＰＰＣは少なくとも約１年間室温で
持続するのに適している。
【０００６】特殊な例として、半導体素子は、ヘテロ接
合を形成するためにガリウムがドーピングされたＺｎＳ
ｅの領域に隣接している絶縁性のＧａＡｓの領域を有す
る。ガリウム原子はセレン化亜鉛にＤＸセンターを形成
し、光励起によってイオン化される時、自由電子を放出
する。ヘテロ接合から遠くにあるガリウムひ素側では、
ドーピングされていないのでフェルミレベルはバンドギ
ャップの中程の位置にある。ガリウムドーピングされた
セレン化亜鉛側では、これもインターフェースから遠く
にあるが、フェルミレベルは、素子が暗い場所にあると
き、密度の高いＤＸセンターのレベル上にある。これは
一般的に、ＤＸセンターの部分を減らすいくらかの代償
があるからである。
合を形成するためにガリウムがドーピングされたＺｎＳ
ｅの領域に隣接している絶縁性のＧａＡｓの領域を有す
る。ガリウム原子はセレン化亜鉛にＤＸセンターを形成
し、光励起によってイオン化される時、自由電子を放出
する。ヘテロ接合から遠くにあるガリウムひ素側では、
ドーピングされていないのでフェルミレベルはバンドギ
ャップの中程の位置にある。ガリウムドーピングされた
セレン化亜鉛側では、これもインターフェースから遠く
にあるが、フェルミレベルは、素子が暗い場所にあると
き、密度の高いＤＸセンターのレベル上にある。これは
一般的に、ＤＸセンターの部分を減らすいくらかの代償
があるからである。
【０００７】光励起において、陰電気を帯びているガリ
ウムイオンは格子緩和を受け、導電バンドに２つの電子
を放出する。もし、照射後セレン化鉛の底より低い位置
に、しかし暗いＤＸレベルより高い位置に導電バンドが
くるよう配置された場合、これらの光発生電子は利用で
きる最も低いエネルギーレベル、すなわち、２次元電子
ガス（２ＤＥＧ）の最も低いレベルに位置する。しかし
ながら、光キャリアがセレン化鉛に陽電化ガリウムイオ
ンを置き去りにするので、光キャリアはクーロン相互作
用によって光励起の領域に引き寄せられ、そしてセレン
化鉛の照射領域の下に直接位置する２ＤＥＧのこれらの
領域に空間的に閉じ込められる。
ウムイオンは格子緩和を受け、導電バンドに２つの電子
を放出する。もし、照射後セレン化鉛の底より低い位置
に、しかし暗いＤＸレベルより高い位置に導電バンドが
くるよう配置された場合、これらの光発生電子は利用で
きる最も低いエネルギーレベル、すなわち、２次元電子
ガス（２ＤＥＧ）の最も低いレベルに位置する。しかし
ながら、光キャリアがセレン化鉛に陽電化ガリウムイオ
ンを置き去りにするので、光キャリアはクーロン相互作
用によって光励起の領域に引き寄せられ、そしてセレン
化鉛の照射領域の下に直接位置する２ＤＥＧのこれらの
領域に空間的に閉じ込められる。
【０００８】照射例として、ここに示されている類いの
通常の絶縁体蓄積装置には複数の入力端子と出力端子が
設けられていて、選択された入力端子と出力端子に間に
装置を通して導電通路を形成するために光が使用され
る。この導電通路は光が消滅した後でさえ持続する。さ
らに、この導電通路は、例えば熱処理によって望む時に
すぐに消去でき、その熱処理のあとでは、新しい導電通
路が異なった１対の端子に結合するよう形成されること
が可能である。
通常の絶縁体蓄積装置には複数の入力端子と出力端子が
設けられていて、選択された入力端子と出力端子に間に
装置を通して導電通路を形成するために光が使用され
る。この導電通路は光が消滅した後でさえ持続する。さ
らに、この導電通路は、例えば熱処理によって望む時に
すぐに消去でき、その熱処理のあとでは、新しい導電通
路が異なった１対の端子に結合するよう形成されること
が可能である。
【０００９】図面を参照すると、図１は不純物イオンの
位置の機能としての不純物の全エネルギーを示してい
る。曲線１１は、導電バンドあるいは、本発明における
重要な双安定状態の特徴に対するドナー原子の準安定状
態を示している。曲線１２は、電子を捕獲し、陰電化し
たドナー原子の安定したＤＸ状態を示している。
位置の機能としての不純物の全エネルギーを示してい
る。曲線１１は、導電バンドあるいは、本発明における
重要な双安定状態の特徴に対するドナー原子の準安定状
態を示している。曲線１２は、電子を捕獲し、陰電化し
たドナー原子の安定したＤＸ状態を示している。
【００１０】ＤＸ状態で捕らえられた電子が図に示され
ているＥｏｐｔと同じあるいはそれより大きいエネルギ
ーの光量子によってイオン化されている時、光伝導率が
起り、ＤＸ状態はイオン化された稀薄なドナーになり、
それは照射にもよるが、本来のドーピング密度までの自
由キャリア密度を作る。温度が熱励起の必要条件より低
い時、捕獲バリアＥＣＡＰ以上の熱励起を必要とする電
子の再捕獲は起らない。半導体容器のＤＸセンターの通
常のケースでは、捕獲バリア（ＥＣＡＰ）は小さく（約
０．３ｅＶ）、励起光源が除去された後キャリア集中度
を高いまま維持するために、ＤＸセンターを示すものと
して現在知られている物質で周囲温度は一般的には１０
０Ｋ以下の低温で保たれなければならない。
ているＥｏｐｔと同じあるいはそれより大きいエネルギ
ーの光量子によってイオン化されている時、光伝導率が
起り、ＤＸ状態はイオン化された稀薄なドナーになり、
それは照射にもよるが、本来のドーピング密度までの自
由キャリア密度を作る。温度が熱励起の必要条件より低
い時、捕獲バリアＥＣＡＰ以上の熱励起を必要とする電
子の再捕獲は起らない。半導体容器のＤＸセンターの通
常のケースでは、捕獲バリア（ＥＣＡＰ）は小さく（約
０．３ｅＶ）、励起光源が除去された後キャリア集中度
を高いまま維持するために、ＤＸセンターを示すものと
して現在知られている物質で周囲温度は一般的には１０
０Ｋ以下の低温で保たれなければならない。
【００１１】容器内で室温操作（３００Ｋ）を達成する
ために、容器物質の本来の捕獲バリアＥＣＡＰを大き
く、すなわち約１ｅＶにしなければならない。代わり
に、再結合時間はＤＸセンターから光キャリアを空間的
に除去することによって非常に長くすることができるの
で、光キャリアは本発明に従って再結合のためにバリア
を通して後退しなければならない。この様なバリアは図
２に示されている半導体装置に含まれているヘテロ接合
によって設けられる。
ために、容器物質の本来の捕獲バリアＥＣＡＰを大き
く、すなわち約１ｅＶにしなければならない。代わり
に、再結合時間はＤＸセンターから光キャリアを空間的
に除去することによって非常に長くすることができるの
で、光キャリアは本発明に従って再結合のためにバリア
を通して後退しなければならない。この様なバリアは図
２に示されている半導体装置に含まれているヘテロ接合
によって設けられる。
【００１２】半導体装置は、エピタキシー的に、一般的
には分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ）によって増加す
る高純度（ドーピングされていない）の絶縁体ガリウム
ひ素の基盤２１を含むモノリシック構造２０と、ガリウ
ムドーピングされたセレン化鉛の層２２を有している。
一般的に、セレン化鉛の層におけるガリウム集中度は、
約１０16−１０18 ａｔｏｍｓ／ｃｍ-3である。ＧａH
が水素化した稀薄なドナー状態を、Ｇａ+ が陽電子化イ
オンを、ＤＸ- が陰電子化されたＤＸセンターの基底状
態を示す時、ガリウムは、２ＧａＨ→Ｇａ+ ＋ＤＸ- で
表されるように、セレン化鉛のＤＸセンターを形成する
ために機能する。光励起の際、ガリウムイオンは、それ
ぞれのＤＸセンターの２つの電子が導電バンドへ放出さ
れる格子緩和を受ける。
には分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ）によって増加す
る高純度（ドーピングされていない）の絶縁体ガリウム
ひ素の基盤２１を含むモノリシック構造２０と、ガリウ
ムドーピングされたセレン化鉛の層２２を有している。
一般的に、セレン化鉛の層におけるガリウム集中度は、
約１０16−１０18 ａｔｏｍｓ／ｃｍ-3である。ＧａH
が水素化した稀薄なドナー状態を、Ｇａ+ が陽電子化イ
オンを、ＤＸ- が陰電子化されたＤＸセンターの基底状
態を示す時、ガリウムは、２ＧａＨ→Ｇａ+ ＋ＤＸ- で
表されるように、セレン化鉛のＤＸセンターを形成する
ために機能する。光励起の際、ガリウムイオンは、それ
ぞれのＤＸセンターの２つの電子が導電バンドへ放出さ
れる格子緩和を受ける。
【００１３】ＤＸ- ＋ｈω→Ｇａ+ ＋２ｅ- ここで、ｈωは励起した光子のエネルギーである。遠く
セレン化鉛の領域でもフェルミレベルは水素化された稀
薄ドナーのレベル上にある（図３ｂ参照）。しかし、も
しＺｎＳｅ層の厚さが消耗幅に一致すれば、光発生電子
は利用可能な最も低い温度を占める傾向にあるので、そ
れら全ての光発生電子２４は２ＤＥＧ（２次元ガス）に
位置する。しかし、それらは層２２の光励起の領域に陽
電化ガリウムイオンを置き去りにするので、クーロン相
互作用によって層２１の下にある領域に引き寄せられ
る。これは、図示されている光２５のパターンによって
示されている非均一照射下におけるヘテロ接合領域２３
の断面図を示している図２に示されている。
セレン化鉛の領域でもフェルミレベルは水素化された稀
薄ドナーのレベル上にある（図３ｂ参照）。しかし、も
しＺｎＳｅ層の厚さが消耗幅に一致すれば、光発生電子
は利用可能な最も低い温度を占める傾向にあるので、そ
れら全ての光発生電子２４は２ＤＥＧ（２次元ガス）に
位置する。しかし、それらは層２２の光励起の領域に陽
電化ガリウムイオンを置き去りにするので、クーロン相
互作用によって層２１の下にある領域に引き寄せられ
る。これは、図示されている光２５のパターンによって
示されている非均一照射下におけるヘテロ接合領域２３
の断面図を示している図２に示されている。
【００１４】図３は、照射前（３Ａ）と後（３Ｂ）の両
方の半導体素子の利害関係のある領域におけるフェルミ
レベルに沿ったバンド図を示している。
方の半導体素子の利害関係のある領域におけるフェルミ
レベルに沿ったバンド図を示している。
【００１５】図４は、記載されている種類の半導体素子
におけるＰＰＣを使用する光学的に制御されたスイッチ
を示している。これは、一端に複数の入力端子３１が設
けられており、また反対側には出力端子３２が設けられ
ている記載された種類の半導体素子３０を含んでいる。
適当な照射源は、１つあるいはそれ以上の入力端子と出
力端子の間に必要な導電通路を形成するために、それら
の間に選択して照射通路を形成するように作られてい
る。これらの導電通路は、導電通路が消去に利用される
いかなる方法、例えば、ガリウムイオンの空位置に戻る
２ＤＥＧから出た光電子の熱励起のような方法で消去さ
れるまで、照射が停止した後でも持続する。
におけるＰＰＣを使用する光学的に制御されたスイッチ
を示している。これは、一端に複数の入力端子３１が設
けられており、また反対側には出力端子３２が設けられ
ている記載された種類の半導体素子３０を含んでいる。
適当な照射源は、１つあるいはそれ以上の入力端子と出
力端子の間に必要な導電通路を形成するために、それら
の間に選択して照射通路を形成するように作られてい
る。これらの導電通路は、導電通路が消去に利用される
いかなる方法、例えば、ガリウムイオンの空位置に戻る
２ＤＥＧから出た光電子の熱励起のような方法で消去さ
れるまで、照射が停止した後でも持続する。
【００１６】持続する光伝導率のアニール温度を上げる
のは励起されるガリウムイオンからの励起された光電子
の空間的分離である。光発生電子の再結合が、バリアを
通過するか、あるいは層２２のガリウムイオンの空位置
に戻る２ＤＥＧから出た熱励起された電子に限られるの
で、光伝導率は高温の時でさえ持続する。
のは励起されるガリウムイオンからの励起された光電子
の空間的分離である。光発生電子の再結合が、バリアを
通過するか、あるいは層２２のガリウムイオンの空位置
に戻る２ＤＥＧから出た熱励起された電子に限られるの
で、光伝導率は高温の時でさえ持続する。
【００１７】ＰＰＣもまた、光励起の後、電子が一方の
半導体のくぼみに位置し、孔がもう一方にある多重量子
源に見いだせる。しかしながら、このような場合におい
て、電子と孔の両方が可動であり、そして、空間的に変
化する伝導性の持続するパターンを書くことは不可能で
ある。後者の場合、ここに提案されている構成において
であればＤＸイオンが存在するので、それが可能であ
る。
半導体のくぼみに位置し、孔がもう一方にある多重量子
源に見いだせる。しかしながら、このような場合におい
て、電子と孔の両方が可動であり、そして、空間的に変
化する伝導性の持続するパターンを書くことは不可能で
ある。後者の場合、ここに提案されている構成において
であればＤＸイオンが存在するので、それが可能であ
る。
【００１８】ヘテロ接合を形成する物質の選択は、蓄積
されたパターンを消去することが望まれるまで、このよ
うな再結合が小さいままであることを確実にするために
必要である。理論的には、暗い所での高密度のＤＸレベ
ルは最も低い２ＤＥＧレベル以下でなくてはならず、照
射後、最も低い２ＤＥＧレベルもまた光電子を捕獲する
ためのドーピングされた半導体の導電バンド以下であ
る。ヘテロ接合を形成する２つの構成が比較的格子調和
することは通常必要なことである。いくつかの例で、格
子調和を容易にするためにヘテロ接合における合成に関
する３つの合成物を使用することは好ましいことであ
る。
されたパターンを消去することが望まれるまで、このよ
うな再結合が小さいままであることを確実にするために
必要である。理論的には、暗い所での高密度のＤＸレベ
ルは最も低い２ＤＥＧレベル以下でなくてはならず、照
射後、最も低い２ＤＥＧレベルもまた光電子を捕獲する
ためのドーピングされた半導体の導電バンド以下であ
る。ヘテロ接合を形成する２つの構成が比較的格子調和
することは通常必要なことである。いくつかの例で、格
子調和を容易にするためにヘテロ接合における合成に関
する３つの合成物を使用することは好ましいことであ
る。
【００１９】これらの２つの状況はＤＸセンターの高密
度の部分の結合エネルギーが十分に大きくなければなら
ないことを必要としている。更に、ヘテロ接合を形成す
る２つの物質の仕事関数の相互作用である大きいバンド
偏差は、ヘテロ接合における大きなバリアを形成するた
めに、そして持続する光伝導率に対する双安定状態の効
果のアニール温度を上げるために必要とされる。通常の
室温異常のアニール温度に達するために、約１ｅＶのバ
リアが必要になる。
度の部分の結合エネルギーが十分に大きくなければなら
ないことを必要としている。更に、ヘテロ接合を形成す
る２つの物質の仕事関数の相互作用である大きいバンド
偏差は、ヘテロ接合における大きなバリアを形成するた
めに、そして持続する光伝導率に対する双安定状態の効
果のアニール温度を上げるために必要とされる。通常の
室温異常のアニール温度に達するために、約１ｅＶのバ
リアが必要になる。
【００２０】この偏差の量に達するために１つの技術
は、例として述べたように、例えばガリウムひ素のよう
なIII−Ｖ族の半導体と、例えばセレン化鉛のような、
そのバンドギャップが図３に示されている、より広いハ
ンドギャップII−VI族の半導体の間にヘテロ接合を含む
広いバンドギャップ半導体の使用が含まれている。０．
８ｅＶの状態のバリアはＧａＡｓ−ＺｎＳｅヘテロ接合
に達している。例えば、Ｒ．Ｎｉｃｏｌｉｎｉ ｅｔ
ａｌ， Ｐｈｙｓ． Ｒｅｖ． Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ
７２， Ｐａｇｅ ２９４， １９９４を参照していた
だきたい。
は、例として述べたように、例えばガリウムひ素のよう
なIII−Ｖ族の半導体と、例えばセレン化鉛のような、
そのバンドギャップが図３に示されている、より広いハ
ンドギャップII−VI族の半導体の間にヘテロ接合を含む
広いバンドギャップ半導体の使用が含まれている。０．
８ｅＶの状態のバリアはＧａＡｓ−ＺｎＳｅヘテロ接合
に達している。例えば、Ｒ．Ｎｉｃｏｌｉｎｉ ｅｔ
ａｌ， Ｐｈｙｓ． Ｒｅｖ． Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ
７２， Ｐａｇｅ ２９４， １９９４を参照していた
だきたい。
【００２１】室温に近い温度の操作に重要なサイズの偏
差を供給できるその他の結合は、ＩｎＡｓ／ＺｎＳｅ、
ＩｎＡｓ／ＡｌＧａＡｓ、Ｇｅ／ＡｌＧａＡｓ、Ｇｅ／
ＣｄＺｎＴｅとＩｎＰ／ＣｄＳを含んでいる。実際、バ
ンド偏差は、ヘテロ接合の隣の中間に領域における科学
量論からわずかに離れることによって、相当変化する。
例えば、図２に示される実施例において、ヘテロ接合に
おいてバンド偏差を増加するために層２２の位置をセレ
ンの多いものにすることは好ましいことである。
差を供給できるその他の結合は、ＩｎＡｓ／ＺｎＳｅ、
ＩｎＡｓ／ＡｌＧａＡｓ、Ｇｅ／ＡｌＧａＡｓ、Ｇｅ／
ＣｄＺｎＴｅとＩｎＰ／ＣｄＳを含んでいる。実際、バ
ンド偏差は、ヘテロ接合の隣の中間に領域における科学
量論からわずかに離れることによって、相当変化する。
例えば、図２に示される実施例において、ヘテロ接合に
おいてバンド偏差を増加するために層２２の位置をセレ
ンの多いものにすることは好ましいことである。
【００２２】類似している方法で、アクセプターセンタ
ーをドナーセンターの電子にイオン化することによっ
て、孔が位置的に可動になるように作られているＡＸセ
ンターの現象を利用することが可能である。ＡＸセンタ
ーを形成する物質の１例として、窒素でドーピングされ
たセレン化鉛マグネシウム硫化物があり、それは約３ｅ
Ｖのバンドギャップを有する。本発明の持続する光導電
性の特性を供給する自由電荷キャリアとして働く電子あ
るいは孔を生ずるＤＸあるいはＡＸセンターに分配する
ドナーあるいはアクセプターのいずれかとして機能する
物質を一般的に示すために”有効不純物”と表現するこ
とは便利なことである。そしてまた、このようなセンタ
ーを一般的に双安定状態のセンターとして表すことも便
利なことである。
ーをドナーセンターの電子にイオン化することによっ
て、孔が位置的に可動になるように作られているＡＸセ
ンターの現象を利用することが可能である。ＡＸセンタ
ーを形成する物質の１例として、窒素でドーピングされ
たセレン化鉛マグネシウム硫化物があり、それは約３ｅ
Ｖのバンドギャップを有する。本発明の持続する光導電
性の特性を供給する自由電荷キャリアとして働く電子あ
るいは孔を生ずるＤＸあるいはＡＸセンターに分配する
ドナーあるいはアクセプターのいずれかとして機能する
物質を一般的に示すために”有効不純物”と表現するこ
とは便利なことである。そしてまた、このようなセンタ
ーを一般的に双安定状態のセンターとして表すことも便
利なことである。
【００２３】記載されている特有の実施例は、本発明の
ほんの幾つかの実行可能な適用を示しているにすぎない
ことが理解されるべきである。その他のさまざまな実施
例が本発明の精神と範囲から離れることなく当業者によ
って工夫され得る。
ほんの幾つかの実行可能な適用を示しているにすぎない
ことが理解されるべきである。その他のさまざまな実施
例が本発明の精神と範囲から離れることなく当業者によ
って工夫され得る。
【図１】本発明に重要な基礎現象を説明する上で便利な
ＤＸセンターのエネルギー図である。
ＤＸセンターのエネルギー図である。
【図２】パターン化された光励起に晒されたのちの図２
の種類の半導体素子における電荷分配を示している。
の種類の半導体素子における電荷分配を示している。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ暗及び明状態
における本発明の有用な種類の半導体素子のバンド図で
ある。
における本発明の有用な種類の半導体素子のバンド図で
ある。
【図４】選択された入出力端子の相互連結のためのスイ
ッチを形成するための本発明の使用を示している。
ッチを形成するための本発明の使用を示している。
２０ モノリシック構造 ２１ 層 ２２ 層 ２３ ヘテロ接合領域 ２４ 光発生電子 ２５ 光 ３０ 半導体素子 ３１ 入力端子 ３２ 出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 31/08,31/09 H01L 31/0264 - 31/0304
Claims (8)
- 【請求項１】第１の半導体物質よりなるドーピングされ
ていない第１領域と前記第１領域とヘテロ接合を形成す
る第２の半導体物質よりなる第２領域とを有する半導体
素子を含み、前記第２領域はＤＸセンターを形成するこ
とが可能なドナー原子を含んでおり、前記２つの領域に
おける仕事関数は前記ヘテロ接合において少なくとも約
１ｅＶのバンド偏差を作り、したがって自由電子の再結
合のためのバリアがＤＸセンターの光励起によって作ら
れることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置において、前
記第２領域のバンドギャップのＤＸセンターのレベルと
前記第２領域の導電バンドの底部との間にある最も低い
エネルギーレベルで前記ヘテロ接合に隣接した第１領域
で２次元電子ガスが作られることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置において、前
記第１領域がドーピングされていないIII族−Ｖ族の化
合物あるいはIV族の素子であり、前記第２領域がドナー
原子でドーピングされたII族−VI族の化合物であること
を特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】第１の半導体物質よりなる第１領域と、前
記第１領域とヘテロ接合を形成する第２の半導体物質よ
りなり、ＤＸセンターを形成することが可能なドナー原
子を含む第２の領域とを含む半導体素子を有し、前記２
つの領域における仕事関数は前記ヘテロ接合において少
なくとも約１ｅＶのバンド偏差を作り、したがって自由
電子の再結合のためのバリアがＤＸセンターの光励起に
よって作られ、前記半導体素子は、さらに、複数の入力
端子と、前記半導体素子上で前記入力端子から離れた複
数の出力端子とを含み、前記半導体素子に適当に光を照
射することによって前記入力端子のいずれか一つと前記
出力端子のいずれか一つとの間に導電通路を形成したこ
とを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の半導体装置において、前
記第１領域がガリウムひ素の層で、前記第２領域はガリ
ウムをドーピングしたセレン化亜鉛の層であることを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項６】ヘテロ接合を形成する異なった半導体物質
の第１および第２領域を有している半導体素子を含み、
その領域の１つは、ドーピングされていない他方の領域
の光励起の際に、双安定状のセンターをもたらすことが
可能な不純物の多い原子をドーピングされていて、２つ
の領域における仕事関数は、双安定状のセンターの光励
起によって形成される自由電荷キャリアの再結合に対す
る大きなバリアを作るために少なくとも約１ｅＶのバン
ド偏差をヘテロ接合において引き起こすに十分な程度に
異なっていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項７】 請求項６記載の半導体装置において、大
量の不純物の原子がＤＸセンターを形成するためのドナ
ーとして機能することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項８】 請求項６記載の半導体装置において、大
量の不純物の前記原子がＡＸセンターを形成するための
アクセプターとして機能することを特徴とする半導体装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/493,181 US5804842A (en) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | Optically writing erasable conductive patterns at a bandgap-engineered heterojunction |
| US08/493181 | 1995-06-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH098336A JPH098336A (ja) | 1997-01-10 |
| JP2845262B2 true JP2845262B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=23959224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8063029A Expired - Fee Related JP2845262B2 (ja) | 1995-06-20 | 1996-03-19 | バンドギャップ加工されたヘテロ接合における光学的に書き込み消去可能な導電パターン |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5804842A (ja) |
| JP (1) | JP2845262B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6298180B1 (en) | 1999-09-15 | 2001-10-02 | Seng-Tiong Ho | Photon transistors |
| US6473541B1 (en) | 1999-09-15 | 2002-10-29 | Seng-Tiong Ho | Photon transistors |
| JP2002148575A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-22 | Mitsubishi Electric Corp | 光変調器および光変調器集積型レーザーダイオード |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3745429A (en) * | 1971-06-23 | 1973-07-10 | Iwatsu Electric Co Ltd | Controllable junction device and radiationgenerating method of utilizing it |
| US3924150A (en) * | 1971-12-28 | 1975-12-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Turnable phototransducers |
| US3927385A (en) * | 1972-08-03 | 1975-12-16 | Massachusetts Inst Technology | Light emitting diode |
| JPS62266873A (ja) * | 1986-05-15 | 1987-11-19 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JPS63114176A (ja) * | 1986-10-31 | 1988-05-19 | Fujitsu Ltd | 高速電界効果半導体装置 |
| JP2913808B2 (ja) * | 1990-09-25 | 1999-06-28 | 住友電気工業株式会社 | ＺｎＳｅ青色発光素子の製造方法 |
| JPH04188614A (ja) * | 1990-11-19 | 1992-07-07 | Canon Inc | 化合物半導体装置及びその製造法 |
| US5404027A (en) * | 1991-05-15 | 1995-04-04 | Minnesota Mining & Manufacturing Compay | Buried ridge II-VI laser diode |
| JP2701633B2 (ja) * | 1991-12-09 | 1998-01-21 | 日本電気株式会社 | 半導体装置 |
-
1995
- 1995-06-20 US US08/493,181 patent/US5804842A/en not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-03-19 JP JP8063029A patent/JP2845262B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5804842A (en) | 1998-09-08 |
| JPH098336A (ja) | 1997-01-10 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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