JP3128280B2 - 電子波干渉機能デバイス - Google Patents
電子波干渉機能デバイスInfo
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- JP3128280B2 JP3128280B2 JP21501791A JP21501791A JP3128280B2 JP 3128280 B2 JP3128280 B2 JP 3128280B2 JP 21501791 A JP21501791 A JP 21501791A JP 21501791 A JP21501791 A JP 21501791A JP 3128280 B2 JP3128280 B2 JP 3128280B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、量子細線構造による電
子波の干渉を利用して、コレクタへ流入する電子の量を
変化させて状態を弁別する電子波干渉機能デバイスに関
するものである。
子波の干渉を利用して、コレクタへ流入する電子の量を
変化させて状態を弁別する電子波干渉機能デバイスに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高速のバリスティック電子を波動
性に基づいて制御する電子波回折トランジスタが提案さ
れている(電子情報通信学会春期全国大会(1989年)「電
子波回折トランジスタの理論特性」Ｃ−９０)。
性に基づいて制御する電子波回折トランジスタが提案さ
れている(電子情報通信学会春期全国大会(1989年)「電
子波回折トランジスタの理論特性」Ｃ−９０)。
【０００３】該電子波回折トランジスタは、図６に示す
如くエミッター(15)、制御格子(16)、及び複数のコレク
タ(17)(18)(18)から構成される。エミッター(15)は常に
一定の密度で電子を放出し、これらの電子は、入力端子
(19)への印加電圧に応じ、制御格子(16)にて回折して偏
向され、或いは回折することなく直進する。直進した電
子は第１コレクタ(17)へ流入し、偏向された電子は第２
コレクタ(18)(18)へ流入する。第２コレクタ(18)(18)の
出力電圧は端子(20)から取り出され、電子の回折、非回
折の２つの状態が弁別される。
如くエミッター(15)、制御格子(16)、及び複数のコレク
タ(17)(18)(18)から構成される。エミッター(15)は常に
一定の密度で電子を放出し、これらの電子は、入力端子
(19)への印加電圧に応じ、制御格子(16)にて回折して偏
向され、或いは回折することなく直進する。直進した電
子は第１コレクタ(17)へ流入し、偏向された電子は第２
コレクタ(18)(18)へ流入する。第２コレクタ(18)(18)の
出力電圧は端子(20)から取り出され、電子の回折、非回
折の２つの状態が弁別される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
子波回折トランジスタにおいては、エミッター(15)から
制御格子(16)に対してエネルギーの揃った高密度のバリ
スティック電子を供給する必要があり、そのための構成
が実現困難である問題があった。
子波回折トランジスタにおいては、エミッター(15)から
制御格子(16)に対してエネルギーの揃った高密度のバリ
スティック電子を供給する必要があり、そのための構成
が実現困難である問題があった。
【０００５】ところで、原子層エピタキシー法(ＡＬＥ)
等の結晶成長技術を用いて作製される量子細線は、弾性
散乱を受けにくく、電子の移動度が大きい上に、電子波
のコヒーレンス長が長く、電子波の位相が保たれる等の
長所があるので、従来より、量子化機能素子のチャンネ
ルとして広く利用されている(財団法人：新機能素子研
究開発協会「量子化機能素子に関する研究報告書」平成
元年６月)。
等の結晶成長技術を用いて作製される量子細線は、弾性
散乱を受けにくく、電子の移動度が大きい上に、電子波
のコヒーレンス長が長く、電子波の位相が保たれる等の
長所があるので、従来より、量子化機能素子のチャンネ
ルとして広く利用されている(財団法人：新機能素子研
究開発協会「量子化機能素子に関する研究報告書」平成
元年６月)。
【０００６】そこで、本発明は、量子細線構造を具えた
電子波干渉機能デバイスを実現し、従来の電子波回折ト
ランジスタの問題点を解決することを目的とする。
電子波干渉機能デバイスを実現し、従来の電子波回折ト
ランジスタの問題点を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決する為の手段】本発明に係る電子波干渉機
能デバイスは、従来のエミッター及び制御格子に替え
て、量子細線構造を具えている。即ち、複数の量子細線
(４)(４)が、夫々の量子細線中の電子の波動関数が互い
に重複する程度の間隔をあけて平行に配置されると共
に、これらの量子細線と同一平面上に設けた２次元層
(５)へ連繋されている。量子細線(４)(４)間には、該量
子細線よりもエネルギー障壁の高いｎ型半導体層(３)を
形成している。又、量子細線(４)(４)の近傍には、量子
細線中の電子を２次元層(５)へ向けて加速する一対の電
極(６)(７)が配置され、２次元層(５)の周囲には、量子
細線とは反対側の後方位置に第１コレクタ(８)、側方位
置に第２コレクタ(９)が配置される。
能デバイスは、従来のエミッター及び制御格子に替え
て、量子細線構造を具えている。即ち、複数の量子細線
(４)(４)が、夫々の量子細線中の電子の波動関数が互い
に重複する程度の間隔をあけて平行に配置されると共
に、これらの量子細線と同一平面上に設けた２次元層
(５)へ連繋されている。量子細線(４)(４)間には、該量
子細線よりもエネルギー障壁の高いｎ型半導体層(３)を
形成している。又、量子細線(４)(４)の近傍には、量子
細線中の電子を２次元層(５)へ向けて加速する一対の電
極(６)(７)が配置され、２次元層(５)の周囲には、量子
細線とは反対側の後方位置に第１コレクタ(８)、側方位
置に第２コレクタ(９)が配置される。
【０００８】
【作用】量子細線(４)はｎ型半導体層(３)に比べてエネ
ルギー障壁が低いから、ｎ型半導体層(３)から量子細線
(４)へ電子が移動し、該電子は、一対の電極(６)(７)に
対する電圧印加によって形成された電界の作用により、
２次元層(５)へ向けて加速される。
ルギー障壁が低いから、ｎ型半導体層(３)から量子細線
(４)へ電子が移動し、該電子は、一対の電極(６)(７)に
対する電圧印加によって形成された電界の作用により、
２次元層(５)へ向けて加速される。
【０００９】この際、隣接する２本の量子細線(４)(４)
の間隔は、夫々の量子細線中の電子の波動関数が互いに
重複する程度に狭く設定されているから、ｎ型半導体層
(３)からの電子は、これらの量子細線の夫々に同じ確率
で存在することになり、各量子細線(４)(４)中を進行す
る電子波は、波面が揃った状態で２次元層(５)へ伝播す
る。
の間隔は、夫々の量子細線中の電子の波動関数が互いに
重複する程度に狭く設定されているから、ｎ型半導体層
(３)からの電子は、これらの量子細線の夫々に同じ確率
で存在することになり、各量子細線(４)(４)中を進行す
る電子波は、波面が揃った状態で２次元層(５)へ伝播す
る。
【００１０】従って、一対の電極(６)(７)に対する印加
電圧が一定値を上回って、量子細線(４)中を進行する電
子波の波長が量子細線の幅よりも小さければ、各量子細
線(４)から２次元層(５)へ伝播する電子波が相互に干渉
を起こすことはなく、２次元層(５)中を直進し、電子は
後方の第１コレクタ(８)へ流入する。これに対し、一対
の電極(６)(７)に対する印加電圧が一定値を下回って、
量子細線(４)中を進行する電子波の波長が量子細線の幅
よりも大きくなれば、各量子細線(４)から２次元層(５)
へ伝播する電子波どうしが互いに干渉し、電子は側方の
第２コレクタ(９)にも流入することになる。従って、第
２コレクタ(９)の出力電圧に基づいて、電子波干渉の有
無に応じた２つ状態を弁別することが出来る。
電圧が一定値を上回って、量子細線(４)中を進行する電
子波の波長が量子細線の幅よりも小さければ、各量子細
線(４)から２次元層(５)へ伝播する電子波が相互に干渉
を起こすことはなく、２次元層(５)中を直進し、電子は
後方の第１コレクタ(８)へ流入する。これに対し、一対
の電極(６)(７)に対する印加電圧が一定値を下回って、
量子細線(４)中を進行する電子波の波長が量子細線の幅
よりも大きくなれば、各量子細線(４)から２次元層(５)
へ伝播する電子波どうしが互いに干渉し、電子は側方の
第２コレクタ(９)にも流入することになる。従って、第
２コレクタ(９)の出力電圧に基づいて、電子波干渉の有
無に応じた２つ状態を弁別することが出来る。
【００１１】
【発明の効果】本発明に係る電子波干渉機能デバイスに
おいては、電子波の干渉を制御するための量子細線構造
が周知の結晶成長技術により形成出来るから、従来の電
子波回折トランジスタに比べて、その製造が容易であ
る。
おいては、電子波の干渉を制御するための量子細線構造
が周知の結晶成長技術により形成出来るから、従来の電
子波回折トランジスタに比べて、その製造が容易であ
る。
【００１２】
【実施例】図１及び図２は、本発明に係る電子波干渉機
能デバイスの構成例を示している。上下一対のノンドー
プＡlＧaＡs基板(１)(２)の間に、ｎ型ＡlＧaＡs層(３)
及びノンドープＧaＡs量子細線(４)が交互に形成される
と共に、ノンドープＧaＡs量子細線(４)はノンドープＧ
aＡs２次元層(５)へ繋がっている。ｎ型ＡlＧaＡs層
(３)及びノンドープＧaＡs量子細線(４)は夫々５０オン
グストロームの幅及び高さに形成されている。
能デバイスの構成例を示している。上下一対のノンドー
プＡlＧaＡs基板(１)(２)の間に、ｎ型ＡlＧaＡs層(３)
及びノンドープＧaＡs量子細線(４)が交互に形成される
と共に、ノンドープＧaＡs量子細線(４)はノンドープＧ
aＡs２次元層(５)へ繋がっている。ｎ型ＡlＧaＡs層
(３)及びノンドープＧaＡs量子細線(４)は夫々５０オン
グストロームの幅及び高さに形成されている。
【００１３】ノンドープＡlＧaＡs基板(２)の上面には
ノンドープＧaＡs量子細線(４)の長手方向の両端部に対
応して、第１及び第２の帯板状電極(６)(７)が配置さ
れ、前方の第１電極(６)をマイナス、後方の第２電極
(７)をプラスとして、両電極間に制御電圧が印加され
る。
ノンドープＧaＡs量子細線(４)の長手方向の両端部に対
応して、第１及び第２の帯板状電極(６)(７)が配置さ
れ、前方の第１電極(６)をマイナス、後方の第２電極
(７)をプラスとして、両電極間に制御電圧が印加され
る。
【００１４】更に、ノンドープＧaＡs２次元層(５)を包
囲して、該２次元層(５)の後方端面には第１コレクタ
(８)、両側面には第２コレクタ(９)(９)が夫々配置され
る。
囲して、該２次元層(５)の後方端面には第１コレクタ
(８)、両側面には第２コレクタ(９)(９)が夫々配置され
る。
【００１５】上記電子波干渉機能デバイスにおいては、
ｎ型ＡlＧaＡs層(３)に比べてノンドープＧaＡs量子細
線(４)のエネルギー障壁が低いから、ｎ型ＡlＧaＡs層
(３)からノンドープＧaＡs量子細線(４)へ電子が移動す
ることになる。この際、ノンドープＧaＡs量子細線(４)
は、エネルギー障壁の高いノンドープＡlＧaＡs基板
(１)(２)によって上下から挟まれているから、ｎ型Ａl
ＧaＡs層(３)からの移動電子はノンドープＧaＡs量子細
線(４)内に閉じ込められることになる。
ｎ型ＡlＧaＡs層(３)に比べてノンドープＧaＡs量子細
線(４)のエネルギー障壁が低いから、ｎ型ＡlＧaＡs層
(３)からノンドープＧaＡs量子細線(４)へ電子が移動す
ることになる。この際、ノンドープＧaＡs量子細線(４)
は、エネルギー障壁の高いノンドープＡlＧaＡs基板
(１)(２)によって上下から挟まれているから、ｎ型Ａl
ＧaＡs層(３)からの移動電子はノンドープＧaＡs量子細
線(４)内に閉じ込められることになる。
【００１６】又、２本の量子細線(４)(４)によって挟ま
れたｎ型ＡlＧaＡs層(３)が５０オングストロームの幅
に形成されているから、図３に示す如く、各量子細線
(４)中の電子の波動関数が互いに重複することになる。
れたｎ型ＡlＧaＡs層(３)が５０オングストロームの幅
に形成されているから、図３に示す如く、各量子細線
(４)中の電子の波動関数が互いに重複することになる。
【００１７】従って、制御電圧による電界の作用によっ
てノンドープＧaＡs量子細線(４)中を進行する電子波
が、５０オングストロームを超える波長を有していれ
ば、ノンドープＧaＡs２次元層(５)中にて干渉が起こる
ことになる。
てノンドープＧaＡs量子細線(４)中を進行する電子波
が、５０オングストロームを超える波長を有していれ
ば、ノンドープＧaＡs２次元層(５)中にて干渉が起こる
ことになる。
【００１８】試算によれば、制御電圧が０.５Ｖの場
合、量子細線(４)中を伝播する電子波の波長は略５ｎｍ
となって、量子細線(４)の幅と一致する。従って、０.
５Ｖよりも小さな制御電圧を印加することによって、電
子波が干渉し、図３中に実線の矢印で示す如く、側方の
第２コレクタ(９)にも電子が流入する。これに対し、例
えば５Ｖの制御電圧では電子波の波長が０.７ｎｍと、
量子細線(４)の幅よりも小さくなって、干渉は起こら
ず、電子は２次元層(５)中を破線の矢印の如く直進し
て、第１コレクタ(８)にのみ流入する。
合、量子細線(４)中を伝播する電子波の波長は略５ｎｍ
となって、量子細線(４)の幅と一致する。従って、０.
５Ｖよりも小さな制御電圧を印加することによって、電
子波が干渉し、図３中に実線の矢印で示す如く、側方の
第２コレクタ(９)にも電子が流入する。これに対し、例
えば５Ｖの制御電圧では電子波の波長が０.７ｎｍと、
量子細線(４)の幅よりも小さくなって、干渉は起こら
ず、電子は２次元層(５)中を破線の矢印の如く直進し
て、第１コレクタ(８)にのみ流入する。
【００１９】次に図４及び図５に基づき、上記電子波干
渉機能デバイスの製造方法について説明する。ＧaＡs基
板(11)上にノンドープＡlＧaＡs層(12)及びノンドープ
ＧaＡs層(13)を交互に積層した後、これらの積層部を基
板(11)に対して斜め方向に研磨することによって、図４
に示す如くノンドープＡlＧaＡs層(12)及びノンドープ
ＧaＡs層(13)に階段状の端面(14)を形成する。
渉機能デバイスの製造方法について説明する。ＧaＡs基
板(11)上にノンドープＡlＧaＡs層(12)及びノンドープ
ＧaＡs層(13)を交互に積層した後、これらの積層部を基
板(11)に対して斜め方向に研磨することによって、図４
に示す如くノンドープＡlＧaＡs層(12)及びノンドープ
ＧaＡs層(13)に階段状の端面(14)を形成する。
【００２０】次に、ノンドープＧaＡs層(13)の端面(14)
に対し、例えばＭＢＥ(モレキュラービームエピタキシ
ー)によって、ｎ型ＡlＧaＡs層(３)とノンドープＧaＡs
量子細線(４)とを図４の矢印の如く交互に積層成長させ
る。
に対し、例えばＭＢＥ(モレキュラービームエピタキシ
ー)によって、ｎ型ＡlＧaＡs層(３)とノンドープＧaＡs
量子細線(４)とを図４の矢印の如く交互に積層成長させ
る。
【００２１】その後、ｎ型ＡlＧaＡs層(３)及びノンド
ープＧaＡs量子細線(４)をノンドープのＡlＧaＡs層で
覆い、図５に鎖線で示す領域を切り出す。そして、第１
及び第２電極(６)(７)、第１及び第２コレクタ(８)(９)
をオーミックコンタクトに形成して、図１に示す電子波
干渉機能デバイスを完成する。
ープＧaＡs量子細線(４)をノンドープのＡlＧaＡs層で
覆い、図５に鎖線で示す領域を切り出す。そして、第１
及び第２電極(６)(７)、第１及び第２コレクタ(８)(９)
をオーミックコンタクトに形成して、図１に示す電子波
干渉機能デバイスを完成する。
【００２２】尚、ｎ型ＡlＧaＡs層(３)及びノンドープ
ＧaＡs量子細線(４)はＭＯＣＶＤによっても形成出来、
この場合の結晶成長面は、ＭＢＥの場合とは向きが９０
度異なる。
ＧaＡs量子細線(４)はＭＯＣＶＤによっても形成出来、
この場合の結晶成長面は、ＭＢＥの場合とは向きが９０
度異なる。
【００２３】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。
【図１】本発明に係る電子波干渉機能デバイスの構成を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図２】該電子波干渉機能デバイスの分解斜視図であ
る。
る。
【図３】該電子波干渉機能デバイスの動作を説明する図
である。
である。
【図４】該電子波干渉機能デバイスにおけるｎ型ＡlＧa
Ａs層及びノンドープＧaＡs量子細線の形成方法を説明
する斜視図である。
Ａs層及びノンドープＧaＡs量子細線の形成方法を説明
する斜視図である。
【図５】同上の平面図である。
【図６】従来の電子波回折トランジスタの構造を説明す
る図である。
る図である。
(３) ｎ型ＡlＧaＡs層 (４) ノンドープＧaＡs量子細線 (５) ノンドープＧaＡs２次元層 (６) 第１電極 (７) 第２電極 (８) 第１コレクタ (９) 第２コレクタ
Claims (1)
- 【請求項１】 複数本の量子細線(４)(４)が、夫々の量
子細線中の電子の波動関数が互いに重複する程度の間隔
をあけて平行に配列されると共に、これらの量子細線と
同一平面上に設けた２次元層(５)へ連繋され、量子細線
(４)(４)間には、該量子細線よりもエネルギー障壁の高
いｎ型半導体層(３)を形成し、量子細線(４)(４)の近傍
には、量子細線中の電子を２次元層(５)へ向けて加速す
る一対の電極(６)(７)が配置され、２次元層(５)の周囲
には、量子細線とは反対側の後方位置に第１コレクタ
(８)、側方位置に第２コレクタ(９)が配置されている電
子波干渉機能デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21501791A JP3128280B2 (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 電子波干渉機能デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21501791A JP3128280B2 (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 電子波干渉機能デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05235324A JPH05235324A (ja) | 1993-09-10 |
| JP3128280B2 true JP3128280B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=16665351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21501791A Expired - Fee Related JP3128280B2 (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 電子波干渉機能デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3128280B2 (ja) |
-
1991
- 1991-08-27 JP JP21501791A patent/JP3128280B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05235324A (ja) | 1993-09-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20001017 |
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