JP3309461B2 - 量子細線の製造方法および量子細線並びにそれを用いた量子効果素子 - Google Patents
量子細線の製造方法および量子細線並びにそれを用いた量子効果素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコンからなる量子
細線およびその製造方法並びに量子細線を用いた量子効
果素子に関するものである。
細線およびその製造方法並びに量子細線を用いた量子効
果素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】量子細線(Quantum Wire)は、電子波を伝
搬させるための回路パターンなどとして用いられ、たと
えば多値論理用メモリ、あるいは半導体光スイッチ（た
とえば、特開昭６３−２３４５１９号公報 参照）など
に応用されている。
搬させるための回路パターンなどとして用いられ、たと
えば多値論理用メモリ、あるいは半導体光スイッチ（た
とえば、特開昭６３−２３４５１９号公報 参照）など
に応用されている。
【０００３】従来の量子細線は、一般に、発光性や高い
電子移動度などの特徴を有し、発光素子や超高速、高周
波素子などに用いられるIII-V 族などの化合物半導体基
板、たとえばGaAs、AlGaAsなどからなる基板上に同様の
材料を積層して形成される(上記公報 参照) 。これら
基板上には、他の材料からなる薄い層が成長されて、い
わゆるヘテロ結合を構成し、このヘテロ結合により、ゲ
ート電極の適当な配置に応じて、いわゆる反転層が形成
される。
電子移動度などの特徴を有し、発光素子や超高速、高周
波素子などに用いられるIII-V 族などの化合物半導体基
板、たとえばGaAs、AlGaAsなどからなる基板上に同様の
材料を積層して形成される(上記公報 参照) 。これら
基板上には、他の材料からなる薄い層が成長されて、い
わゆるヘテロ結合を構成し、このヘテロ結合により、ゲ
ート電極の適当な配置に応じて、いわゆる反転層が形成
される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように従来の量子細線は化合物半導体基板上に形成さ
れているため、電子的に不安定で、結晶欠陥が多く、機
械的強度が弱く、また加工が困難で、高価であるなどの
欠点がある。
たように従来の量子細線は化合物半導体基板上に形成さ
れているため、電子的に不安定で、結晶欠陥が多く、機
械的強度が弱く、また加工が困難で、高価であるなどの
欠点がある。
【０００５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、電子的に安定で、結晶欠陥が少
なく、機械的強度の向上を図れ、また加工が容易でコス
トの低減を図れる量子細線の製造方法および量子細線並
びにそれを用いた量子効果素子を提供することにある。
のであり、その目的は、電子的に安定で、結晶欠陥が少
なく、機械的強度の向上を図れ、また加工が容易でコス
トの低減を図れる量子細線の製造方法および量子細線並
びにそれを用いた量子効果素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の量子細線の製造方法では、単結晶半導体基
板の所定の領域を選択的に残して所定の深さまでストラ
イプ状にエッチングし、少なくとも上記ストライプ状部
の側面および半導体基板を酸化させて、単結晶からなる
先細状のストライプ状突部を形成する。
め、本発明の量子細線の製造方法では、単結晶半導体基
板の所定の領域を選択的に残して所定の深さまでストラ
イプ状にエッチングし、少なくとも上記ストライプ状部
の側面および半導体基板を酸化させて、単結晶からなる
先細状のストライプ状突部を形成する。
【０００７】本発明の量子細線の製造方法では、上記ス
トライプ状部に形成された酸化膜を除去して、少なくと
もストライプ状突部を覆うようにゲート絶縁膜を形成
し、このゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する。
トライプ状部に形成された酸化膜を除去して、少なくと
もストライプ状突部を覆うようにゲート絶縁膜を形成
し、このゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する。
【０００８】
【０００９】本発明の量子細線では、単結晶半導体基板
上に、当該半導体基板と同一材料からなる先細状のスト
ライプ状突部が形成され、上記ストライプ状突部を覆う
ようにゲート絶縁膜が形成され、このゲート絶縁膜上に
第１および第２のゲート電極が形成され、両ゲート電極
の一部が絶縁層を介して重ね合わされている。
上に、当該半導体基板と同一材料からなる先細状のスト
ライプ状突部が形成され、上記ストライプ状突部を覆う
ようにゲート絶縁膜が形成され、このゲート絶縁膜上に
第１および第２のゲート電極が形成され、両ゲート電極
の一部が絶縁層を介して重ね合わされている。
【００１０】
【００１１】
【００１２】本発明の量子効果素子では、単結晶半導体
基板上に一端側で第１の分岐路および第２の分岐路に２
分岐させて、他端側で再度合流するように形成された、
当該半導体基板と同一材料からなる先細状のストライプ
状突部と、上記ストライプ状突部を覆うように形成され
たゲート絶縁膜と、上記一方の分岐路のゲート絶縁膜上
の少なくとも一部に形成された第１のゲート電極と、一
部が上記第１の電極の一部と絶縁層を介して重ね合うよ
うに、かつ残りのゲート絶縁膜上に形成された第２のゲ
ート電極とを有する。
基板上に一端側で第１の分岐路および第２の分岐路に２
分岐させて、他端側で再度合流するように形成された、
当該半導体基板と同一材料からなる先細状のストライプ
状突部と、上記ストライプ状突部を覆うように形成され
たゲート絶縁膜と、上記一方の分岐路のゲート絶縁膜上
の少なくとも一部に形成された第１のゲート電極と、一
部が上記第１の電極の一部と絶縁層を介して重ね合うよ
うに、かつ残りのゲート絶縁膜上に形成された第２のゲ
ート電極とを有する。
【００１３】本発明の量子効果素子では、単結晶半導体
基板上に一の分岐をなすように逆Ｔ字形状に形成され
た、当該半導体基板と同一材料からなる先細状のストラ
イプ状突部と、上記ストライプ状突部を覆うように形成
されたゲート絶縁膜と、上記分岐路のゲート絶縁膜上の
少なくとも一部に形成された第１のゲート電極と、一部
が上記第１の電極の一部と絶縁層を介して重ね合うよう
に、かつ残りのゲート絶縁膜上に形成された第２のゲー
ト電極とを有する。
基板上に一の分岐をなすように逆Ｔ字形状に形成され
た、当該半導体基板と同一材料からなる先細状のストラ
イプ状突部と、上記ストライプ状突部を覆うように形成
されたゲート絶縁膜と、上記分岐路のゲート絶縁膜上の
少なくとも一部に形成された第１のゲート電極と、一部
が上記第１の電極の一部と絶縁層を介して重ね合うよう
に、かつ残りのゲート絶縁膜上に形成された第２のゲー
ト電極とを有する。
【００１４】
【作用】本発明の量子細線の製造方法によれば、単結晶
半導体基板、たとえばシリコン基板の所定の領域を選択
的に残して所定の深さまでストライプ状にエッチングさ
れて、ストライプ状部が形成される。次に、少なくとも
形成されたストライプ状部の側面および半導体基板上が
酸化される。この酸化に伴い、ストライプ状部および半
導体基板はその内部まで直ちに酸化されるが、ストライ
プ状部の下部と半導体基板面との接合部分は、酸化の速
度が遅い。その結果、ストライプ状部の下部には、半導
体基板面に連続する酸化されない単結晶からなる先細状
のストライプ状突部が形成される。
半導体基板、たとえばシリコン基板の所定の領域を選択
的に残して所定の深さまでストライプ状にエッチングさ
れて、ストライプ状部が形成される。次に、少なくとも
形成されたストライプ状部の側面および半導体基板上が
酸化される。この酸化に伴い、ストライプ状部および半
導体基板はその内部まで直ちに酸化されるが、ストライ
プ状部の下部と半導体基板面との接合部分は、酸化の速
度が遅い。その結果、ストライプ状部の下部には、半導
体基板面に連続する酸化されない単結晶からなる先細状
のストライプ状突部が形成される。
【００１５】本発明の量子細線の製造方法によれば、上
述した酸化処理によりストライプ状部に形成された酸化
膜が除去される。次いで、少なくともストライプ状突部
を覆うようにゲート絶縁膜が形成され、次に、このゲー
ト絶縁膜上にゲート電極が形成される。
述した酸化処理によりストライプ状部に形成された酸化
膜が除去される。次いで、少なくともストライプ状突部
を覆うようにゲート絶縁膜が形成され、次に、このゲー
ト絶縁膜上にゲート電極が形成される。
【００１６】
【００１７】本発明の量子細線によれば、ストライプ状
突部の先細状の先端部が電子波などの伝搬領域となる。
突部の先細状の先端部が電子波などの伝搬領域となる。
【００１８】本発明の量子細線によれば、ゲート電極を
介して印加される電界は、ストライプ状突部の先細状の
先端部に集中し、ここに反転層が形成される。
介して印加される電界は、ストライプ状突部の先細状の
先端部に集中し、ここに反転層が形成される。
【００１９】本発明の量子細線によれば、第１および第
２の電極が互いに重ね合うように配置された領域では、
その領域を通過する電子波に対して変調作用などが行わ
れる。
２の電極が互いに重ね合うように配置された領域では、
その領域を通過する電子波に対して変調作用などが行わ
れる。
【００２０】本発明の量子効果素子によれば、量子細線
の一端側から入力された電子波は、２つの分岐路に分岐
される。一方の分岐路に分岐された電子波は、第１およ
び第２の電極が互いに重ね合うように配置された領域を
通過するときに、位相変調作用を受ける。これに対し
て、他方の分岐路に分岐された電子波は、変調作用を受
けずに伝搬される。そして、変調作用を受けた一方の分
岐波と、変調作用を受けない他方の分岐波は合波され
て、他端側から出力される。
の一端側から入力された電子波は、２つの分岐路に分岐
される。一方の分岐路に分岐された電子波は、第１およ
び第２の電極が互いに重ね合うように配置された領域を
通過するときに、位相変調作用を受ける。これに対し
て、他方の分岐路に分岐された電子波は、変調作用を受
けずに伝搬される。そして、変調作用を受けた一方の分
岐波と、変調作用を受けない他方の分岐波は合波され
て、他端側から出力される。
【００２１】本発明の量子効果素子によれば、Ｔ状の量
子細線の３つの端部のうち、本線路の一の端部から入力
された電子波は、一部が分岐路側に分岐される。分岐路
に分岐された電子波は、第１および第２の電極が互いに
重ね合うように配置された領域に入力して端部に到達す
るが、この領域に印加される電界に応じて分岐点との間
で反射作用を受ける。反射されて分岐点に戻った電子波
と本線路を伝搬する電子波と干渉し合波されて、本線路
の他の端部から出力される。
子細線の３つの端部のうち、本線路の一の端部から入力
された電子波は、一部が分岐路側に分岐される。分岐路
に分岐された電子波は、第１および第２の電極が互いに
重ね合うように配置された領域に入力して端部に到達す
るが、この領域に印加される電界に応じて分岐点との間
で反射作用を受ける。反射されて分岐点に戻った電子波
と本線路を伝搬する電子波と干渉し合波されて、本線路
の他の端部から出力される。
【００２２】
【実施例】図１は本発明に係る量子細線の一実施例を示
す構成図で、同図(a) は外観斜視図、同図(b) は(a) に
おけるＡ−Ａ線矢視方向の断面図である。図１におい
て、１はシリコン基板、１１はストライプ状突部、２は
ゲート絶縁膜、３はゲート電極をそれぞれ示している。
す構成図で、同図(a) は外観斜視図、同図(b) は(a) に
おけるＡ−Ａ線矢視方向の断面図である。図１におい
て、１はシリコン基板、１１はストライプ状突部、２は
ゲート絶縁膜、３はゲート電極をそれぞれ示している。
【００２３】シリコン基板１は、ｎ型またはｐ型いずれ
かの導電型に設定され、その上面１ａには、図１に示す
ように断面形状が稜線状をなし先端部１１ａが尖鋭な先
細状に形成され、シリコン基板１の所定方向に伸びるス
トライプ状突部１１が同一のシリコンにより連続的に形
成されている。
かの導電型に設定され、その上面１ａには、図１に示す
ように断面形状が稜線状をなし先端部１１ａが尖鋭な先
細状に形成され、シリコン基板１の所定方向に伸びるス
トライプ状突部１１が同一のシリコンにより連続的に形
成されている。
【００２４】ゲート絶縁膜２は、たとえばＳｉＯ2 から
なり、少なくともストライプ状突部１１を覆うように、
シリコン基板上面１ａおよびストライプ状突部１１の表
面状に、ＳｉＯ2 を所定の厚さ、たとえば２００Å〜３
００Å厚に積層して構成されている。このゲート絶縁膜
２の積層は、たとえばＣＶＤ(Chemical Vapour Deposit
ion)により行われる。
なり、少なくともストライプ状突部１１を覆うように、
シリコン基板上面１ａおよびストライプ状突部１１の表
面状に、ＳｉＯ2 を所定の厚さ、たとえば２００Å〜３
００Å厚に積層して構成されている。このゲート絶縁膜
２の積層は、たとえばＣＶＤ(Chemical Vapour Deposit
ion)により行われる。
【００２５】ゲート電極３は、たとえばポリシリコンか
らなり、ゲート絶縁膜２の上面に、ポリシリコンを所定
の厚さに積層して構成されている。
らなり、ゲート絶縁膜２の上面に、ポリシリコンを所定
の厚さに積層して構成されている。
【００２６】次に、本量子細線の製造方法の一例を、図
２に基づいて説明する。まず、図２(a) に示すように、
シリコン基体ＳＵＢSiの一面の所定の位置で、かつ図面
に直交する方向に延びるように、Ｓｉ3 Ｎ4 のＣＶＤに
よりマスク４を形成する。このマスク４は、その幅Ｗ4
が０．１μｍ〜０．５μｍ、厚さが１０００Å程度とな
るように形成する。
２に基づいて説明する。まず、図２(a) に示すように、
シリコン基体ＳＵＢSiの一面の所定の位置で、かつ図面
に直交する方向に延びるように、Ｓｉ3 Ｎ4 のＣＶＤに
よりマスク４を形成する。このマスク４は、その幅Ｗ4
が０．１μｍ〜０．５μｍ、厚さが１０００Å程度とな
るように形成する。
【００２７】次に、たとえば反応性イオンエッチング
（ＲＩＥ）などにより、図２(b) に示すように、シリコ
ン基体ＳＵＢSiのカッティングを行う。このカッティン
グは、基体一面から１μｍ程度の深さＬまで行う。この
シリコン基体ＳＵＢSiのカッティングにより、シリコン
基体ＳＵＢSiは基板１とその上面に突出する直方体状の
ストライプ状部１１１が形成されることになる。
（ＲＩＥ）などにより、図２(b) に示すように、シリコ
ン基体ＳＵＢSiのカッティングを行う。このカッティン
グは、基体一面から１μｍ程度の深さＬまで行う。この
シリコン基体ＳＵＢSiのカッティングにより、シリコン
基体ＳＵＢSiは基板１とその上面に突出する直方体状の
ストライプ状部１１１が形成されることになる。
【００２８】次いで、ストライプ状部１１１およびシリ
コン基板１を熱酸化処理する。これにより、ストライプ
状部１１１およびシリコン基板１はその内部まで直ちに
酸化され、厚さ５００Å程度の酸化膜５が形成される
が、マスク４の下部並びにストライプ状部１１１の下部
とシリコン基板１の上面１ａとの接合部分は、酸化の速
度が遅い。その結果、ストライプ状部１１１の下部に
は、図２(c) に示すように、シリコン基板１の上面に連
続する酸化されないシリコンからなる先細状のストライ
プ状突部１１が形成される。
コン基板１を熱酸化処理する。これにより、ストライプ
状部１１１およびシリコン基板１はその内部まで直ちに
酸化され、厚さ５００Å程度の酸化膜５が形成される
が、マスク４の下部並びにストライプ状部１１１の下部
とシリコン基板１の上面１ａとの接合部分は、酸化の速
度が遅い。その結果、ストライプ状部１１１の下部に
は、図２(c) に示すように、シリコン基板１の上面に連
続する酸化されないシリコンからなる先細状のストライ
プ状突部１１が形成される。
【００２９】次に、図２(d) に示すように、上述した酸
化処理により酸化膜５が除去される。次いで、少なくと
もストライプ状突部１１を覆うように、ＳｉＯ2 のＣＶ
Ｄによりゲート絶縁膜２が、所定の厚さ、たとえば２０
０Å厚に形成される。次に、このゲート絶縁膜２上に、
ポリシリコンのＣＶＤによりゲート電極３が形成され
る。以上の工程を経て、図１に示すような量子細線が製
造される。
化処理により酸化膜５が除去される。次いで、少なくと
もストライプ状突部１１を覆うように、ＳｉＯ2 のＣＶ
Ｄによりゲート絶縁膜２が、所定の厚さ、たとえば２０
０Å厚に形成される。次に、このゲート絶縁膜２上に、
ポリシリコンのＣＶＤによりゲート電極３が形成され
る。以上の工程を経て、図１に示すような量子細線が製
造される。
【００３０】次に、上記構造を有する量子細線に電圧を
印加した場合の動作を説明する。ゲート電極３に対して
所定極性の電圧、たとえばシリコン基板１がｐ型の場合
には正の電圧が印加されると、電界がストライプ状突部
１１の先端部１１ａに集中する。この場合、印加電圧が
十分に低いと、ゲート電極３の下に位置する場合であっ
ても側方部分などでは、いわゆる反転現象は発現され
ず、電界が集中するストライプ状突部１１の先端部１１
ａの領域のみで反転現象が発現され、反転層が形成され
る。したがって、このストライプ状突部１１の先端部１
１ａが、キャリアが伝搬される細線として良好に機能す
ることになる。
印加した場合の動作を説明する。ゲート電極３に対して
所定極性の電圧、たとえばシリコン基板１がｐ型の場合
には正の電圧が印加されると、電界がストライプ状突部
１１の先端部１１ａに集中する。この場合、印加電圧が
十分に低いと、ゲート電極３の下に位置する場合であっ
ても側方部分などでは、いわゆる反転現象は発現され
ず、電界が集中するストライプ状突部１１の先端部１１
ａの領域のみで反転現象が発現され、反転層が形成され
る。したがって、このストライプ状突部１１の先端部１
１ａが、キャリアが伝搬される細線として良好に機能す
ることになる。
【００３１】以上説明したように、本実施例によれば、
シリコン基板１の所定の領域を選択的に残して所定の深
さまでストライプ状にエッチングし、少なくともストラ
イプ状部１１１の側面およびシリコン基板を酸化させ
て、基板と同じシリコンからなる先細状のストライプ状
突部１１を形成するようにしたので、電子的に安定で、
結晶欠陥が少なく、機械的強度の向上を図れ、また加工
が容易でコストの低減を図れる量子細線を実現できる。
シリコン基板１の所定の領域を選択的に残して所定の深
さまでストライプ状にエッチングし、少なくともストラ
イプ状部１１１の側面およびシリコン基板を酸化させ
て、基板と同じシリコンからなる先細状のストライプ状
突部１１を形成するようにしたので、電子的に安定で、
結晶欠陥が少なく、機械的強度の向上を図れ、また加工
が容易でコストの低減を図れる量子細線を実現できる。
【００３２】また、低温下では、散乱過程は減少するの
で一次元方向に伝搬する電子のコヒーレント長は数ミク
ロンとなることから、中間範囲デバイス（メソスコピッ
クデバイス）を構成することもできる。
で一次元方向に伝搬する電子のコヒーレント長は数ミク
ロンとなることから、中間範囲デバイス（メソスコピッ
クデバイス）を構成することもできる。
【００３３】図３は、本発明に係る量子細線の第２の実
施例を示す外観斜視図である。本第２の実施例が上記第
１の実施例と異なる点は、ストライプ状突部１１上に、
第１のゲート電極３−１と第２のゲート電極３−２と
を、両者の一部が絶縁膜６を介して互いに重なり合うよ
うに形成したことにある。
施例を示す外観斜視図である。本第２の実施例が上記第
１の実施例と異なる点は、ストライプ状突部１１上に、
第１のゲート電極３−１と第２のゲート電極３−２と
を、両者の一部が絶縁膜６を介して互いに重なり合うよ
うに形成したことにある。
【００３４】ここで、図３の量子細線の製造方法の一例
を図４に基づいて説明する。ます、ゲート酸化膜２を形
成する工程までは、上述した製造工程と同様に行う。次
に、図４(a) に示すように、ゲート絶縁膜２上の全体で
はなく、長手方向の略半分の領域に対して、ポリシリコ
ンのＣＶＤにより第１のゲート電極３−１を形成する。
を図４に基づいて説明する。ます、ゲート酸化膜２を形
成する工程までは、上述した製造工程と同様に行う。次
に、図４(a) に示すように、ゲート絶縁膜２上の全体で
はなく、長手方向の略半分の領域に対して、ポリシリコ
ンのＣＶＤにより第１のゲート電極３−１を形成する。
【００３５】次に、２つのゲート電極の重ね合わせ領域
を確保するため、選択的に第１のゲート電極の一端部を
覆うように、熱酸化により絶縁膜６としてのＳｉＯ2 を
積層する。
を確保するため、選択的に第１のゲート電極の一端部を
覆うように、熱酸化により絶縁膜６としてのＳｉＯ2 を
積層する。
【００３６】次に、このＳｉＯ2 絶縁膜６上および残り
のゲート絶縁膜２上に対してポリシリコンのＣＶＤによ
り第２のゲート電極３−２を形成することにより、図３
の量子細線が製造される。
のゲート絶縁膜２上に対してポリシリコンのＣＶＤによ
り第２のゲート電極３−２を形成することにより、図３
の量子細線が製造される。
【００３７】このように、ストライプ状突部１１上にゲ
ート絶縁膜２を介して一部が重ね合わさるように、複数
の電極（本実施例では２）を形成することにより、電子
波の変調素子や干渉素子などの、いわゆる量子効果素子
を構成できる。
ート絶縁膜２を介して一部が重ね合わさるように、複数
の電極（本実施例では２）を形成することにより、電子
波の変調素子や干渉素子などの、いわゆる量子効果素子
を構成できる。
【００３８】図５は、本発明に係る量子細線を用いて構
成される量子効果素子としての電子波変調器の一構成例
を示す図である。なお、図５においては、図面および説
明の簡単化のため、ゲート酸化膜を省略して図示してい
る。
成される量子効果素子としての電子波変調器の一構成例
を示す図である。なお、図５においては、図面および説
明の簡単化のため、ゲート酸化膜を省略して図示してい
る。
【００３９】本構成では、ストライプ状突部１１は、そ
の途中を、一端側で第１の分岐路１１−１および第２の
分岐路１１−２に２分岐させて、他端側で再度合流する
ようなパターンに形成されている。そして、第１の分岐
路１１−１上に図示しないゲート酸化膜を介して第１の
ゲート電極３−１が形成され、残りのストライプ状突部
１１上および第１のゲート電極３−１の端部領域と互い
に重ね合わさるように、図示しないゲート絶縁膜および
絶縁膜を介して第２のゲート電極３−２が形成されてい
る。
の途中を、一端側で第１の分岐路１１−１および第２の
分岐路１１−２に２分岐させて、他端側で再度合流する
ようなパターンに形成されている。そして、第１の分岐
路１１−１上に図示しないゲート酸化膜を介して第１の
ゲート電極３−１が形成され、残りのストライプ状突部
１１上および第１のゲート電極３−１の端部領域と互い
に重ね合わさるように、図示しないゲート絶縁膜および
絶縁膜を介して第２のゲート電極３−２が形成されてい
る。
【００４０】このような構成においては、ストライプ状
突部１１（量子細線）の一端側の入力端Ｉn から入力さ
れた電子波は、２つの分岐路１１−１，１１−２に分岐
される。分岐路１１−１に分岐された電子波は、第１お
よび第２の電極３−１，３−２２が互いに重ね合うよう
に配置された領域を通過するときに、位相変調作用を受
ける。これに対して、分岐路１１−２に分岐された電子
波は、変調作用を受けずに伝搬される。そして、変調作
用を受けた一方の分岐波と、変調作用を受けない他方の
分岐波は合波されて、他端側の出力端Ｏutから出力され
る。
突部１１（量子細線）の一端側の入力端Ｉn から入力さ
れた電子波は、２つの分岐路１１−１，１１−２に分岐
される。分岐路１１−１に分岐された電子波は、第１お
よび第２の電極３−１，３−２２が互いに重ね合うよう
に配置された領域を通過するときに、位相変調作用を受
ける。これに対して、分岐路１１−２に分岐された電子
波は、変調作用を受けずに伝搬される。そして、変調作
用を受けた一方の分岐波と、変調作用を受けない他方の
分岐波は合波されて、他端側の出力端Ｏutから出力され
る。
【００４１】本電子波変調器は、量子細線が上述したよ
うに電子的に安定などの利点を有することから、安定に
変調機能を発揮する。なお、電子波の波長は、数十Åか
ら１００Å程度である。
うに電子的に安定などの利点を有することから、安定に
変調機能を発揮する。なお、電子波の波長は、数十Åか
ら１００Å程度である。
【００４２】図６は、本発明に係る量子細線を用いて構
成される量子効果素子としての電子波干渉器の一構成例
を示す図である。この干渉器では、ストライプ状突部１
１は、一の分岐路１１−３を有するいわゆるＴ字形状に
形成されている。そして、分岐路１１−３上に図示しな
いゲート酸化膜を介して第１のゲート電極３−１が形成
され、残りのストライプ状突部１１上および第１のゲー
ト電極３−１の端部領域と互いに重ね合わさるように、
図示しないゲート絶縁膜および絶縁膜を介して第２のゲ
ート電極３−２が形成されている。分岐路１１−３の長
さは１〜３μｍ程度に設定され、いわゆる本線のストラ
イプ状突部１１は入力端Ｉn から分岐点まで１〜２μｍ
程度に設定され、分岐点から出力端Ｏutまでも同様に１
〜２μｍ程度に設定される。
成される量子効果素子としての電子波干渉器の一構成例
を示す図である。この干渉器では、ストライプ状突部１
１は、一の分岐路１１−３を有するいわゆるＴ字形状に
形成されている。そして、分岐路１１−３上に図示しな
いゲート酸化膜を介して第１のゲート電極３−１が形成
され、残りのストライプ状突部１１上および第１のゲー
ト電極３−１の端部領域と互いに重ね合わさるように、
図示しないゲート絶縁膜および絶縁膜を介して第２のゲ
ート電極３−２が形成されている。分岐路１１−３の長
さは１〜３μｍ程度に設定され、いわゆる本線のストラ
イプ状突部１１は入力端Ｉn から分岐点まで１〜２μｍ
程度に設定され、分岐点から出力端Ｏutまでも同様に１
〜２μｍ程度に設定される。
【００４３】このような構成においては、本線路をなす
ストライプ状突部１１の一端側の入力端Ｉn から入力さ
れた電子波は、所定距離を伝搬した後、分岐点に到達
し、一部が分岐路１１−３側に分岐される。分岐路１１
−３に分岐された電子波は、第１および第２の電極３−
１，３−２が互いに重ね合わさるように配置された領域
に入力して端部に到達するが、この領域に印加される電
界に応じて分岐点との間で反射作用を受ける。反射され
て分岐点に戻った電子波と本線路を伝搬する電子波とは
干渉し合波されて、本線路の他端側の出力端ＯUTから出
力される。
ストライプ状突部１１の一端側の入力端Ｉn から入力さ
れた電子波は、所定距離を伝搬した後、分岐点に到達
し、一部が分岐路１１−３側に分岐される。分岐路１１
−３に分岐された電子波は、第１および第２の電極３−
１，３−２が互いに重ね合わさるように配置された領域
に入力して端部に到達するが、この領域に印加される電
界に応じて分岐点との間で反射作用を受ける。反射され
て分岐点に戻った電子波と本線路を伝搬する電子波とは
干渉し合波されて、本線路の他端側の出力端ＯUTから出
力される。
【００４４】本電子波干渉器は、変調器と同様に、量子
細線が上述したように電子的に安定などの利点を有する
ことから、安定に干渉機能を発揮する。なお、この場合
も電子波の波長は、数十Åから１００Å程度である。
細線が上述したように電子的に安定などの利点を有する
ことから、安定に干渉機能を発揮する。なお、この場合
も電子波の波長は、数十Åから１００Å程度である。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子的に安定で、結晶欠陥が少なく、機械的強度の向上
を図れ、また加工が容易でコストの低減を図れる。ま
た、ストライプ状突部上にゲート絶縁膜を介して一部が
重ね合わさるように、複数の電極を形成することによ
り、電子波の変調素子素子や干渉素子などの、いわゆる
量子効果素子を構成でき、これらは、量子細線が電子的
に安定しているなどの利点を有することから、安定に変
調機能や干渉機能を発揮する。また、製造も容易になる
などの利点がある。
電子的に安定で、結晶欠陥が少なく、機械的強度の向上
を図れ、また加工が容易でコストの低減を図れる。ま
た、ストライプ状突部上にゲート絶縁膜を介して一部が
重ね合わさるように、複数の電極を形成することによ
り、電子波の変調素子素子や干渉素子などの、いわゆる
量子効果素子を構成でき、これらは、量子細線が電子的
に安定しているなどの利点を有することから、安定に変
調機能や干渉機能を発揮する。また、製造も容易になる
などの利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る量子細線の第１の実施例を示す構
成図である。
成図である。
【図２】図１の量子細線の製造方法の一例を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図３】本発明に係る量子細線の第２の実施例を示す外
観斜視図である。
観斜視図である。
【図４】図２の量子細線の製造方法の一例を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図５】本発明に係る量子細線を用いて構成される量子
効果素子としての電子波変調器の一構成例を示す図であ
る。
効果素子としての電子波変調器の一構成例を示す図であ
る。
【図６】本発明に係る量子細線を用いて構成される量子
効果素子としての電子波干渉器の一構成例を示す図であ
る。
効果素子としての電子波干渉器の一構成例を示す図であ
る。
１…シリコン基板 １１…ストライプ状突部 １１ａ…先端部 １１１…ストライプ状部 ２…ゲート酸化膜 ３…ゲート電極 ３−１…第１のゲート電極 ３−２…第２のゲート電極 ４…マスク ５…酸化膜 ６…絶縁膜 Ｉn …入力端 Ｏut…出力端
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−174268（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−181306（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−226636（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−218404（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−53488（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−170046（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−21666（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/68 H01L 29/06 601 H01L 29/66
Claims (5)
- 【請求項１】 単結晶半導体基板の所定の領域を選択的
に残して所定の深さまでストライプ状にエッチングし、 少なくとも上記ストライプ状部の側面および半導体基板
を酸化させて、単結晶からなる先細状のストライプ状突
部を形成することを特徴とする量子細線の製造方法。 - 【請求項２】 上記ストライプ状部に形成された酸化膜
を除去して、少なくともストライプ状突部を覆うように
ゲート絶縁膜を形成し、 このゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する請求項１記
載の量子細線の製造方法。 - 【請求項３】 単結晶半導体基板上に、当該半導体基板
と同一材料からなる先細状のストライプ状突部が形成さ
れ、 上記ストライプ状突部を覆うようにゲート絶縁膜が形成
され、 このゲート絶縁膜上に第１および第２のゲート電極が形
成され、 両ゲート電極の一部が絶縁層を介して重ね合わされてい
ることを特徴とする量子細線。 - 【請求項４】 単結晶半導体基板上に一端側で第１の分
岐路および第２の分岐路に２分岐させて、他端側で再度
合流するように形成された、当該半導体基板と同一材料
からなる先細状のストライプ状突部と、 上記ストライプ状突部を覆うように形成されたゲート絶
縁膜と、 上記一方の分岐路のゲート絶縁膜上の少なくとも一部に
形成された第１のゲート電極と、 一部が上記第１の電極の一部と絶縁層を介して重ね合う
ように、かつ残りのゲート絶縁膜上に形成された第２の
ゲート電極とを有することを特徴とする量子効果素子。 - 【請求項５】 単結晶半導体基板上に一の分岐をなすよ
うに略Ｔ字形状に形成された、当該半導体基板と同一材
料からなる先細状のストライプ状突部と、 上記ストライプ状突部を覆うように形成されたゲート絶
縁膜と、 上記分岐路のゲート絶縁膜上の少なくとも一部に形成さ
れた第１のゲート電極と、 一部が上記第１の電極の一部と絶縁層を介して重ね合う
ように、かつ残りのゲート絶縁膜上に形成された第２の
ゲート電極とを有することを特徴とする量子効果素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35318092A JP3309461B2 (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | 量子細線の製造方法および量子細線並びにそれを用いた量子効果素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35318092A JP3309461B2 (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | 量子細線の製造方法および量子細線並びにそれを用いた量子効果素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06181308A JPH06181308A (ja) | 1994-06-28 |
| JP3309461B2 true JP3309461B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=18429102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35318092A Expired - Fee Related JP3309461B2 (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | 量子細線の製造方法および量子細線並びにそれを用いた量子効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3309461B2 (ja) |
-
1992
- 1992-12-11 JP JP35318092A patent/JP3309461B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06181308A (ja) | 1994-06-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |