JP3045198B2 - 共鳴トンネル型フォトトランジスタ - Google Patents
共鳴トンネル型フォトトランジスタInfo
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- JP3045198B2 JP3045198B2 JP3194375A JP19437591A JP3045198B2 JP 3045198 B2 JP3045198 B2 JP 3045198B2 JP 3194375 A JP3194375 A JP 3194375A JP 19437591 A JP19437591 A JP 19437591A JP 3045198 B2 JP3045198 B2 JP 3045198B2
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- Japan
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- semiconductor layer
- phototransistor
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光コンピューティング
あるいは光情報処理の分野で利用される共鳴トンネル型
フォトトランジスタに関する。
あるいは光情報処理の分野で利用される共鳴トンネル型
フォトトランジスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光双安定素子をはじめとする光機
能素子は、将来の光情報処理システムに於けるキーデバ
イスとして盛んに研究が行なわれている。これまでに、
光非線形効果、量子閉じ込めシュタルク効果、あるいは
サイリスタ効果を用いた素子が報告されている。
能素子は、将来の光情報処理システムに於けるキーデバ
イスとして盛んに研究が行なわれている。これまでに、
光非線形効果、量子閉じ込めシュタルク効果、あるいは
サイリスタ効果を用いた素子が報告されている。
【０００３】また、最近、本発明者等は、共鳴トンネル
効果による負性抵抗（ＮＤＲ）を用いた新しいタイプの
光双安定素子を開発した（特願平２−６２５８６号）。
この素子は、エミッタ層に多重量子井戸（ＭＱＷ）共鳴
トンネル素子を内蔵したフォトトランジスタ構造を有し
ている。
効果による負性抵抗（ＮＤＲ）を用いた新しいタイプの
光双安定素子を開発した（特願平２−６２５８６号）。
この素子は、エミッタ層に多重量子井戸（ＭＱＷ）共鳴
トンネル素子を内蔵したフォトトランジスタ構造を有し
ている。
【０００４】図３の（Ｂ）は、その構造を示す図であ
る。同図に於いて、１はｎ型ＩｎＰ基板、２はｎ型Ｉｎ
ＡｌＡｓバッファ層、３はｎ型ＩｎＧａＡｓコレクタ
層、４はｐ型ＩｎＧａＡｓベース層、５はＩｎＧａＡｓ
／ＩｎＡｌＡｓ ＭＱＷエミッタ層、６はＩｎＧａＡｓ
電極層、７はｎ型電極である。なお、同図中の８は、外
部電源を示す。
る。同図に於いて、１はｎ型ＩｎＰ基板、２はｎ型Ｉｎ
ＡｌＡｓバッファ層、３はｎ型ＩｎＧａＡｓコレクタ
層、４はｐ型ＩｎＧａＡｓベース層、５はＩｎＧａＡｓ
／ＩｎＡｌＡｓ ＭＱＷエミッタ層、６はＩｎＧａＡｓ
電極層、７はｎ型電極である。なお、同図中の８は、外
部電源を示す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような構造のフォ
トトランジスタは、ＭＱＷエミッタ層５が共鳴トンネル
素子として機能する。しかしながら、このような共鳴ト
ンネル素子の場合、フォトトランジスタとしての性能が
低下し、充分な光ゲインが得られないという問題を有し
ている。
トトランジスタは、ＭＱＷエミッタ層５が共鳴トンネル
素子として機能する。しかしながら、このような共鳴ト
ンネル素子の場合、フォトトランジスタとしての性能が
低下し、充分な光ゲインが得られないという問題を有し
ている。
【０００６】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、高い光ゲインを有する共鳴トンネル型フォトトラン
ジスタを提供することを目的とするものである。
で、高い光ゲインを有する共鳴トンネル型フォトトラン
ジスタを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の導電型（例えば、ｎ型）を有する基板上
に、第１の導電型を有する第１の半導体層、コレクタ層
となる第１の導電型を有する第２の半導体層、ベースと
なる第２の導電型（例えば、ｐ型）を有する第３の半導
体層、エミッタとなる第１の導電型を有する第４の半導
体層を順次積層した構造の共鳴トンネル型フォトトラン
ジスタに於いて、前記第１の半導体層と第２の半導体層
の間に、共鳴トンネル型負性抵抗素子となる第５の半導
体層と第６の半導体層とを交互に積層した少なくとも一
つ以上の量子井戸を有する量子井戸構造層を具備するこ
とを特徴している。
めに、第１の導電型（例えば、ｎ型）を有する基板上
に、第１の導電型を有する第１の半導体層、コレクタ層
となる第１の導電型を有する第２の半導体層、ベースと
なる第２の導電型（例えば、ｐ型）を有する第３の半導
体層、エミッタとなる第１の導電型を有する第４の半導
体層を順次積層した構造の共鳴トンネル型フォトトラン
ジスタに於いて、前記第１の半導体層と第２の半導体層
の間に、共鳴トンネル型負性抵抗素子となる第５の半導
体層と第６の半導体層とを交互に積層した少なくとも一
つ以上の量子井戸を有する量子井戸構造層を具備するこ
とを特徴している。
【０００８】
【作用】即ち、本発明の共鳴トンネル型フォトトランジ
スタに於いては、第１の半導体層と第２の半導体層の間
に、共鳴トンネル型負性抵抗素子となる第５の半導体層
と第６の半導体層とを交互に積層した少なくとも一つ以
上の量子井戸を有する量子井戸構造層を挿入形成するこ
とにより、量子井戸構造層を共鳴トンネル素子として機
能させることができ、エミッタ層を多重量子井戸層とす
る必要がなくなるので、高い光ゲインを得ることができ
るようになる。
スタに於いては、第１の半導体層と第２の半導体層の間
に、共鳴トンネル型負性抵抗素子となる第５の半導体層
と第６の半導体層とを交互に積層した少なくとも一つ以
上の量子井戸を有する量子井戸構造層を挿入形成するこ
とにより、量子井戸構造層を共鳴トンネル素子として機
能させることができ、エミッタ層を多重量子井戸層とす
る必要がなくなるので、高い光ゲインを得ることができ
るようになる。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。
明する。
【００１０】図１は、本発明の共鳴トンネル型フォトト
ランジスタの一実施例の構造を示す図である。同図に於
いて、１はｎ型ＩｎＰ基板、２はｎ型ＩｎＧａＡｓバッ
ファ層、３はｎ型ＩｎＧａＡｓコレクタ層、４はｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓベース層、５はｎ型ＩｎＡｌＡｓエミッタ
層、６はＩｎＧａＡｓ電極層、７はｎ型電極、８は外部
電源である。また、９は、ＩｎＧａＡｓ層とＡｌＡｓＳ
ｂ層とを交互に積層してなるＩｎＧａＡｓ／ＡｌＡｓＳ
ｂ多重量子井戸（ＭＱＷ）層である。なお、多重井戸構
造部は、ダブルバリア構造でも良いことは言うまでもな
い。
ランジスタの一実施例の構造を示す図である。同図に於
いて、１はｎ型ＩｎＰ基板、２はｎ型ＩｎＧａＡｓバッ
ファ層、３はｎ型ＩｎＧａＡｓコレクタ層、４はｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓベース層、５はｎ型ＩｎＡｌＡｓエミッタ
層、６はＩｎＧａＡｓ電極層、７はｎ型電極、８は外部
電源である。また、９は、ＩｎＧａＡｓ層とＡｌＡｓＳ
ｂ層とを交互に積層してなるＩｎＧａＡｓ／ＡｌＡｓＳ
ｂ多重量子井戸（ＭＱＷ）層である。なお、多重井戸構
造部は、ダブルバリア構造でも良いことは言うまでもな
い。
【００１１】このような構造にした場合、エミッタ層５
はＩｎＡｌＡｓ層であるため、従来のフォトトランジス
タのようなＭＱＷエミッタ構造に比較して高い光ゲイン
を得ることができる。また、コレクタの一部にあるＭＱ
Ｗ層９を共鳴トンネル素子として機能させることができ
る。
はＩｎＡｌＡｓ層であるため、従来のフォトトランジス
タのようなＭＱＷエミッタ構造に比較して高い光ゲイン
を得ることができる。また、コレクタの一部にあるＭＱ
Ｗ層９を共鳴トンネル素子として機能させることができ
る。
【００１２】図１の構造のフォトトランジスタに於ける
コレクタ電流−光入力特性（Ｉc −Ｌin特性）は、図２
の（Ａ）に示すように、光双安定性を示す。
コレクタ電流−光入力特性（Ｉc −Ｌin特性）は、図２
の（Ａ）に示すように、光双安定性を示す。
【００１３】これを、図２の（Ｂ）を参照して説明す
る。同図に於いて、曲線（Ａ）は、負性抵抗（ＮＤＲ）
特性を有するＭＱＷ層９部の電流−電圧特性を示し、曲
線（Ｂ）は、フォトトランジスタのコレクタ電流−コレ
クタ・エミッタ間電圧（Ｉc −Ｖce）特性を示してい
る。また、同図に於いて、Ｖ0 は、フォトトランジスタ
に印加した電圧（一定）であり、このＶ0 を原点（ゼロ
バイアス）とし、左側を順バイアス状態として表わして
ある。
る。同図に於いて、曲線（Ａ）は、負性抵抗（ＮＤＲ）
特性を有するＭＱＷ層９部の電流−電圧特性を示し、曲
線（Ｂ）は、フォトトランジスタのコレクタ電流−コレ
クタ・エミッタ間電圧（Ｉc −Ｖce）特性を示してい
る。また、同図に於いて、Ｖ0 は、フォトトランジスタ
に印加した電圧（一定）であり、このＶ0 を原点（ゼロ
バイアス）とし、左側を順バイアス状態として表わして
ある。
【００１４】今、光入力がＰ１で、その時のＩc −Ｖce
特性がＢ１であり、安定点がａ点（高電流状態）である
とする。光入力がＰ１からＰ２へ増加すると、Ｉc −Ｖ
ce特性はＢ２となり、安定点はｂ’点（低電流状態）へ
移行し、光入力がＰ１へ戻ると、安定点はｂ点となる。
次に、光入力をＰ１からＰ３へ減少させると、Ｉc −Ｖ
ce特性はＢ３となり、安定点はａ’点へ移行し、光入力
がＰ１へ戻ると、安定点は再びａ点に戻る。この様子
を、コレクタ電流−光入力（Ｉc −Ｌin）特性上で見る
と、図２の（Ｂ）に示すようになり、双安定特性が得ら
れることがわかる。
特性がＢ１であり、安定点がａ点（高電流状態）である
とする。光入力がＰ１からＰ２へ増加すると、Ｉc −Ｖ
ce特性はＢ２となり、安定点はｂ’点（低電流状態）へ
移行し、光入力がＰ１へ戻ると、安定点はｂ点となる。
次に、光入力をＰ１からＰ３へ減少させると、Ｉc −Ｖ
ce特性はＢ３となり、安定点はａ’点へ移行し、光入力
がＰ１へ戻ると、安定点は再びａ点に戻る。この様子
を、コレクタ電流−光入力（Ｉc −Ｌin）特性上で見る
と、図２の（Ｂ）に示すようになり、双安定特性が得ら
れることがわかる。
【００１５】図３の（Ａ）は、実際に試作した素子の双
安定特性を示したものである。入力光の波長は１．３μ
ｍとした。
安定特性を示したものである。入力光の波長は１．３μ
ｍとした。
【００１６】光入力１０μＷに於いて、ＯＮ／ＯＦＦ比
５：１の明瞭な双安定特性が得られていることが見られ
る。また、光ゲインは６００となり、従来のＭＱＷエミ
ッタ構造を有する素子の１８０に比較として、大幅な改
善が得られた。
５：１の明瞭な双安定特性が得られていることが見られ
る。また、光ゲインは６００となり、従来のＭＱＷエミ
ッタ構造を有する素子の１８０に比較として、大幅な改
善が得られた。
【００１７】なお、上記実施例では、半導体基板１の材
料としてＩｎＰを用いた場合につき説明したが、ＧａＡ
ｓ基板やＳｉ基板も利用できることは勿論である。
料としてＩｎＰを用いた場合につき説明したが、ＧａＡ
ｓ基板やＳｉ基板も利用できることは勿論である。
【００１８】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々の応用変形が可能なことは言うまでもない。
で、種々の応用変形が可能なことは言うまでもない。
【００１９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高い光ゲインを有する共鳴トンネル型フォトトランジス
タを提供することができる。
高い光ゲインを有する共鳴トンネル型フォトトランジス
タを提供することができる。
【００２０】即ち、本発明による共鳴トンネル型フォト
トランジスタを用いることにより、高い光ゲイン及び明
瞭な双安定特性を得ることができることから、本発明の
共鳴トンネル型フォトトランジスタは、将来の光情報処
理システムのキーデバイスとなり得る。
トランジスタを用いることにより、高い光ゲイン及び明
瞭な双安定特性を得ることができることから、本発明の
共鳴トンネル型フォトトランジスタは、将来の光情報処
理システムのキーデバイスとなり得る。
【図１】本発明の共鳴トンネル型フォトトランジスタの
一実施例の構造を説明するための図である。
一実施例の構造を説明するための図である。
【図２】（Ａ）は図１のフォトトランジスタのコレクタ
電流−光入力特性を示す線図であり、（Ｂ）は双安定動
作を説明するための線図である。
電流−光入力特性を示す線図であり、（Ｂ）は双安定動
作を説明するための線図である。
【図３】（Ａ）は本発明に従って試作した共鳴トンネル
型フォトトランジスタのコレクタ電流−光入力特性を示
す線図であり、（Ｂ）は従来の共鳴トンネル型フォトト
ランジスタの構成を示す図である。
型フォトトランジスタのコレクタ電流−光入力特性を示
す線図であり、（Ｂ）は従来の共鳴トンネル型フォトト
ランジスタの構成を示す図である。
１…ｎ型ＩｎＰ基板、２…ｎ型ＩｎＧａＡｓバッファ
層、３…ｎ型ＩｎＧａＡｓコレクタ層、４…ｐ型ＩｎＧ
ａＡｓベース層、５…ｎ型ＩｎＡｌＡｓエミッタ層、６
…ＩｎＧａＡｓ電極層、７…ｎ型電極、８…外部電源、
９…ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＡｓＳｂ多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）層。
層、３…ｎ型ＩｎＧａＡｓコレクタ層、４…ｐ型ＩｎＧ
ａＡｓベース層、５…ｎ型ＩｎＡｌＡｓエミッタ層、６
…ＩｎＧａＡｓ電極層、７…ｎ型電極、８…外部電源、
９…ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＡｓＳｂ多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−292832（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−184083（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−104471（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−190780（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/10 - 31/119
Claims (1)
- 【請求項１】 第１の導電型を有する基板上に、第１の
導電型を有する第１の半導体層、コレクタ層となる第１
の導電型を有する第２の半導体層、ベースとなる第２の
導電型を有する第３の半導体層、エミッタとなる第１の
導電型を有する第４の半導体層を順次積層した構造の共
鳴トンネル型フォトトランジスタに於いて、 前記第１の半導体層と第２の半導体層の間に、共鳴トン
ネル型負性抵抗素子となる第５の半導体層と第６の半導
体層とを交互に積層した少なくとも一つ以上の量子井戸
を有する量子井戸構造層を具備することを特徴とする共
鳴トンネル型フォトトランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3194375A JP3045198B2 (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 共鳴トンネル型フォトトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3194375A JP3045198B2 (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 共鳴トンネル型フォトトランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0541534A JPH0541534A (ja) | 1993-02-19 |
| JP3045198B2 true JP3045198B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=16323550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3194375A Expired - Fee Related JP3045198B2 (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 共鳴トンネル型フォトトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3045198B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06260493A (ja) * | 1993-03-05 | 1994-09-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| FR2719417B1 (fr) * | 1994-04-28 | 1996-07-19 | Person Henri Le | Composant à hétérostructure semi-conductrice, commande par la lumière pour la génération d'oscillations hyperfréquences. |
| DE19723677A1 (de) | 1997-06-05 | 1998-12-10 | Siemens Ag | Optoelektronisches Halbleiterbauelement |
| JP2003310668A (ja) | 2002-02-22 | 2003-11-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 可動ベッド |
| JP2008227328A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光検出器 |
| JP2009038071A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光検出器 |
-
1991
- 1991-08-02 JP JP3194375A patent/JP3045198B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0541534A (ja) | 1993-02-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |