JP3466526B2 - 量子波干渉層を有するトランジスタ - Google Patents
量子波干渉層を有するトランジスタInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規構造により動
作抵抗を減少させた接合構造を有するトランジスタに関
する。
作抵抗を減少させた接合構造を有するトランジスタに関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ｐｎｐ、ｎｐｎ接合のバイポーラ
トランジスタが知られている。これらのトランジスタの
ｐｎ接合においては、順方向電圧を印加する時に流れる
電流は、その順方向電圧がバンド電位差を越える電圧か
ら急激に増加する。この動作領域での電圧電流特性の傾
きが大きい程、トランジスタに使用する場合に都合が良
い。しかし、この傾きは、半導体材料により決定されて
おり、変化させることはできなかった。また、電解効果
トランジスタのようなユニポーラトランジスタも知られ
ている。
トランジスタが知られている。これらのトランジスタの
ｐｎ接合においては、順方向電圧を印加する時に流れる
電流は、その順方向電圧がバンド電位差を越える電圧か
ら急激に増加する。この動作領域での電圧電流特性の傾
きが大きい程、トランジスタに使用する場合に都合が良
い。しかし、この傾きは、半導体材料により決定されて
おり、変化させることはできなかった。また、電解効果
トランジスタのようなユニポーラトランジスタも知られ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＪＪＡＰ L
etters Vol.29,No.11(1990年) L1977-L1980 に記載され
たように、レーザダイオードにおいてクラッド層に多重
量子井戸障壁を設けることで、キャリアを反射させるこ
とが提案されている。しかし、この文献では、キャリア
の運動エネルギをどのような値とするかは明示されてい
ない。この文献の文脈からは、運動エネルギとしてバン
ドギャップエネルギを代用したものと想像できるが、そ
れにより指摘された第１層と第２層との最適な厚さは、
本発明者らが最適とする厚さに対して１／４〜１／６で
ある。即ち、この文献の示す第１層と第２層の厚さで
は、キャリアの反射の効果が十分ではないという問題が
残されている。
etters Vol.29,No.11(1990年) L1977-L1980 に記載され
たように、レーザダイオードにおいてクラッド層に多重
量子井戸障壁を設けることで、キャリアを反射させるこ
とが提案されている。しかし、この文献では、キャリア
の運動エネルギをどのような値とするかは明示されてい
ない。この文献の文脈からは、運動エネルギとしてバン
ドギャップエネルギを代用したものと想像できるが、そ
れにより指摘された第１層と第２層との最適な厚さは、
本発明者らが最適とする厚さに対して１／４〜１／６で
ある。即ち、この文献の示す第１層と第２層の厚さで
は、キャリアの反射の効果が十分ではないという問題が
残されている。
【０００４】そこで、本発明者らは、多重量子井戸構造
を光の多重反射における誘電体多層膜に対応させて、キ
ャリアの量子波が多重量子井戸構造により多重反射され
ると考えた。そして、この反射によりキャリアの効果的
な閉じ込めが可能となると考え、量子波干渉層の最適構
造を創作した。
を光の多重反射における誘電体多層膜に対応させて、キ
ャリアの量子波が多重量子井戸構造により多重反射され
ると考えた。そして、この反射によりキャリアの効果的
な閉じ込めが可能となると考え、量子波干渉層の最適構
造を創作した。
【０００５】次に、本発明者らは、電子の波動としての
性質を考慮して、光の多重反射からの類推により、上記
の量子波干渉層がキャリアの透過層として機能するので
はないかと考えた。即ち、多重層構造の各層の厚さがキ
ャリアの量子波程度となると、その多重層構造はキャリ
アの伝導において量子波の干渉効果が発生すると考え
た。この量子波の干渉効果により、波としての伝導が生
じ、従って、電子を古典的な粒子としての伝導の形では
なく、波としての共鳴、干渉等の様々な現象が発生する
ものと考えた。この波動的性質により、キャリアの移動
度及び伝搬速度が向上すると考えられる。
性質を考慮して、光の多重反射からの類推により、上記
の量子波干渉層がキャリアの透過層として機能するので
はないかと考えた。即ち、多重層構造の各層の厚さがキ
ャリアの量子波程度となると、その多重層構造はキャリ
アの伝導において量子波の干渉効果が発生すると考え
た。この量子波の干渉効果により、波としての伝導が生
じ、従って、電子を古典的な粒子としての伝導の形では
なく、波としての共鳴、干渉等の様々な現象が発生する
ものと考えた。この波動的性質により、キャリアの移動
度及び伝搬速度が向上すると考えられる。
【０００６】そして、この透過によりキャリアの通電時
のＶ−Ｉ特性を急峻とすることができると考え、量子波
干渉層の最適構造を創作した。従って、本発明の目的
は、最適構造の量子波干渉層を設けることで、動作抵抗
を著しく減少させる、又は、高速応答性のトランジスタ
を提供することである。
のＶ−Ｉ特性を急峻とすることができると考え、量子波
干渉層の最適構造を創作した。従って、本発明の目的
は、最適構造の量子波干渉層を設けることで、動作抵抗
を著しく減少させる、又は、高速応答性のトランジスタ
を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、第１層と第１層よりもバンド幅の広い第２層とを多
重周期で積層した量子波干渉層をベース領域又はチャネ
ル領域に設けたトランジスタにおいて、第１層と第２層
の厚さを、注入される第２層の最低エネルギーレベルよ
りも大きく最低エネルギーレベル付近に存在するキャリ
アである少数キャリアの各層における量子波の波長の４
分の１の偶数倍に設定したことを特徴とする。
は、第１層と第１層よりもバンド幅の広い第２層とを多
重周期で積層した量子波干渉層をベース領域又はチャネ
ル領域に設けたトランジスタにおいて、第１層と第２層
の厚さを、注入される第２層の最低エネルギーレベルよ
りも大きく最低エネルギーレベル付近に存在するキャリ
アである少数キャリアの各層における量子波の波長の４
分の１の偶数倍に設定したことを特徴とする。
【０００８】
【０００９】請求項２及び請求項３に記載の発明は、第
１層の厚さＤＷと第２層の厚さＤＢを次のように設定し
たことを特徴とする。 ＤＷ＝ｎＷλＷ／４＝ｎＷｈ／４［２ｍＷ（Ｅ＋Ｖ）］１／２…（１） ＤＢ＝ｎＢλＢ／４＝ｎＢｈ／４（２ｍＢＥ）１／２…（２） 但し、ｈはプランク定数、ｍＷは第１層における注入さ
れる少数キャリアの有効質量、ｍＢは第２層における少
数キャリアの有効質量、Ｅは第２層に注入される少数キ
ャリアの運動エネルギでＥ＞０、Ｖは第１層に対する第
２層のバンド電位差、ｎＷ、ｎＢは偶数である。尚、Ｅ
は第２層のバンドの底付近にとることが望ましい。
１層の厚さＤＷと第２層の厚さＤＢを次のように設定し
たことを特徴とする。 ＤＷ＝ｎＷλＷ／４＝ｎＷｈ／４［２ｍＷ（Ｅ＋Ｖ）］１／２…（１） ＤＢ＝ｎＢλＢ／４＝ｎＢｈ／４（２ｍＢＥ）１／２…（２） 但し、ｈはプランク定数、ｍＷは第１層における注入さ
れる少数キャリアの有効質量、ｍＢは第２層における少
数キャリアの有効質量、Ｅは第２層に注入される少数キ
ャリアの運動エネルギでＥ＞０、Ｖは第１層に対する第
２層のバンド電位差、ｎＷ、ｎＢは偶数である。尚、Ｅ
は第２層のバンドの底付近にとることが望ましい。
【００１０】請求項４の発明は、第１層と第１層よりも
バンド幅の広い第２層との多重周期から成る量子波干渉
層を、ベース領域又はチャネル領域に、次のように形成
したことを特徴とする。第１層、第２層を、それぞれ、
厚さＤＷｋ，ＤＢｋで任意周期Ｔｋだけ繰り返して部分
量子波干渉層Ｉｋとする。但し、 ＤＷｋ＝ｎＷｋλＷｋ／４＝ｎＷｋｈ／４［２ｍＷｋ（Ｅｋ＋Ｖ）］１／２…
（３） ＤＢｋ＝ｎＢｋλＢｋ／４＝ｎＢｋｈ／４（２ｍＢｋＥｋ）１／２…（４） ここで、Ｅｋは第２層に注入される少数キャリアの運動
エネルギの複数の異なる値でＥｋ＞０、ｍＷｋは第１層
における運動エネルギＥｋ＋Ｖを有する少数キャリアの
有効質量、ｍＢｋは第２層における運動エネルギＥｋを
有する少数キャリアの有効質量、ｎＷｋ、ｎＢｋは偶数
である。このように形成された部分量子波干渉層Ｉｋを
Ｉ１，…，Ｉｊと、ｋの最大値ｊだけ直列接続して量子
波干渉層が形成される。
バンド幅の広い第２層との多重周期から成る量子波干渉
層を、ベース領域又はチャネル領域に、次のように形成
したことを特徴とする。第１層、第２層を、それぞれ、
厚さＤＷｋ，ＤＢｋで任意周期Ｔｋだけ繰り返して部分
量子波干渉層Ｉｋとする。但し、 ＤＷｋ＝ｎＷｋλＷｋ／４＝ｎＷｋｈ／４［２ｍＷｋ（Ｅｋ＋Ｖ）］１／２…
（３） ＤＢｋ＝ｎＢｋλＢｋ／４＝ｎＢｋｈ／４（２ｍＢｋＥｋ）１／２…（４） ここで、Ｅｋは第２層に注入される少数キャリアの運動
エネルギの複数の異なる値でＥｋ＞０、ｍＷｋは第１層
における運動エネルギＥｋ＋Ｖを有する少数キャリアの
有効質量、ｍＢｋは第２層における運動エネルギＥｋを
有する少数キャリアの有効質量、ｎＷｋ、ｎＢｋは偶数
である。このように形成された部分量子波干渉層Ｉｋを
Ｉ１，…，Ｉｊと、ｋの最大値ｊだけ直列接続して量子
波干渉層が形成される。
【００１１】請求項５の発明は、（４），（３）式で決
定される厚さ(ＤBk，ＤWk)の(第２層，第１層)を、(Ｄ
B1，ＤW1)，…，(ＤBk，ＤWk)，…，(ＤBj，ＤWj)と積
層し、部分量子波干渉層とする。この部分量子波干渉層
を任意周期繰り返して量子波干渉層が形成される。
定される厚さ(ＤBk，ＤWk)の(第２層，第１層)を、(Ｄ
B1，ＤW1)，…，(ＤBk，ＤWk)，…，(ＤBj，ＤWj)と積
層し、部分量子波干渉層とする。この部分量子波干渉層
を任意周期繰り返して量子波干渉層が形成される。
【００１２】請求項６の発明は、印加される電界が所定
値の時に、伝導するキャリアの量子波の波長に対して量
子波干渉層の各層の厚さが決定されていることを特徴と
する。
値の時に、伝導するキャリアの量子波の波長に対して量
子波干渉層の各層の厚さが決定されていることを特徴と
する。
【００１３】請求項７の発明は、上記のように形成され
た第１層と第２層との境界に、第１層と第２層の厚さに
比べて充分に薄く、エネルギバンドを急変させるδ層を
設けたことを特徴とする。
た第１層と第２層との境界に、第１層と第２層の厚さに
比べて充分に薄く、エネルギバンドを急変させるδ層を
設けたことを特徴とする。
【００１４】請求項８の発明は、量子波干渉層の量子波
の入射端は注入される少数キャリアのトンネル伝導を禁
止するに十分な厚さの第２層が形成されていることを特
徴とする。
の入射端は注入される少数キャリアのトンネル伝導を禁
止するに十分な厚さの第２層が形成されていることを特
徴とする。
【００１５】請求項９の発明は、前記量子波干渉層がベ
ース領域に形成されたバイポーラトランジスタであるこ
とを特徴とする。また、請求項１０の発明は、前記量子
波干渉層がチャネル領域に形成された電界効果トランジ
スタであることを特徴とする。
ース領域に形成されたバイポーラトランジスタであるこ
とを特徴とする。また、請求項１０の発明は、前記量子
波干渉層がチャネル領域に形成された電界効果トランジ
スタであることを特徴とする。
【００１６】
【発明の作用及び効果】〔請求項１、２、３の発明〕
本発明にかかる、量子波干渉層の原理を次に説明する。
図１は、バンド幅の異なる層の多重層構造の伝導帯を示
している。電子が図上左から右方向に伝導するとする。
伝導に寄与する電子は、第２層Ｂの伝導帯の底付近に存
在する電子と考えられる。この電子の運動エネルギをＥ
（Ｅ＞０）とする。すると、第２層Ｂから第１層Ｗに伝
導する電子は第２層Ｂから第１層Ｗへのバンド電位差Ｖ
により加速されて、第１層Ｗにおける運動エネルギはＥ
＋Ｖとなる。又、第１層Ｗから第２層Ｂへ伝導する電子
は第１層Ｗから第２層Ｂへのバンド電位差Ｖにより減速
されて、第２層Ｂにおける電子の運動エネルギはＥに戻
る。伝導電子の運動エネルギは、多重層構造のポテンシ
ャルエネルギによりこのような変調を受ける。
図１は、バンド幅の異なる層の多重層構造の伝導帯を示
している。電子が図上左から右方向に伝導するとする。
伝導に寄与する電子は、第２層Ｂの伝導帯の底付近に存
在する電子と考えられる。この電子の運動エネルギをＥ
（Ｅ＞０）とする。すると、第２層Ｂから第１層Ｗに伝
導する電子は第２層Ｂから第１層Ｗへのバンド電位差Ｖ
により加速されて、第１層Ｗにおける運動エネルギはＥ
＋Ｖとなる。又、第１層Ｗから第２層Ｂへ伝導する電子
は第１層Ｗから第２層Ｂへのバンド電位差Ｖにより減速
されて、第２層Ｂにおける電子の運動エネルギはＥに戻
る。伝導電子の運動エネルギは、多重層構造のポテンシ
ャルエネルギによりこのような変調を受ける。
【００１７】一方、第１層Ｗと第２層Ｂの厚さが電子の
量子波長と同程度となると、電子は波動として振る舞
う。電子の量子波は電子の運動エネルギを用いて、
（１）、（２）式により求められる。さらに、波の反射
率Ｒは第２層Ｂ、第１層Ｗにおける量子波の波数ベクト
ルをＫB，ＫWとする時、次式で求められる。 Ｒ＝(｜ＫW｜−｜ＫB｜)／(｜ＫW｜＋｜ＫB｜) ＝｛[ｍW(Ｅ＋Ｖ)]1/2−(ｍBＥ)1/2｝／｛[ｍW(Ｅ＋Ｖ)]1/2＋(ｍBＥ)1/2｝ ＝｛1-[ｍBＥ／ｍW(Ｅ＋Ｖ)]1/2｝／｛1+[ｍBＥ／ｍW(Ｅ＋Ｖ)]1/2｝…(５) 又、ｍB＝ｍWと仮定すれば、反射率は次式で表される。 Ｒ＝｛１−[Ｅ／(Ｅ＋Ｖ)]1/2｝／｛１＋[Ｅ／(Ｅ＋Ｖ)]1/2｝ …（６） Ｅ／(Ｅ＋Ｖ)＝ｘとおけば、（６）式は次式のように変
形できる。 Ｒ＝(１−ｘ1/2)／(１＋ｘ1/2) …（７） この反射率Ｒのｘに対する特性は図２のようになる。
量子波長と同程度となると、電子は波動として振る舞
う。電子の量子波は電子の運動エネルギを用いて、
（１）、（２）式により求められる。さらに、波の反射
率Ｒは第２層Ｂ、第１層Ｗにおける量子波の波数ベクト
ルをＫB，ＫWとする時、次式で求められる。 Ｒ＝(｜ＫW｜−｜ＫB｜)／(｜ＫW｜＋｜ＫB｜) ＝｛[ｍW(Ｅ＋Ｖ)]1/2−(ｍBＥ)1/2｝／｛[ｍW(Ｅ＋Ｖ)]1/2＋(ｍBＥ)1/2｝ ＝｛1-[ｍBＥ／ｍW(Ｅ＋Ｖ)]1/2｝／｛1+[ｍBＥ／ｍW(Ｅ＋Ｖ)]1/2｝…(５) 又、ｍB＝ｍWと仮定すれば、反射率は次式で表される。 Ｒ＝｛１−[Ｅ／(Ｅ＋Ｖ)]1/2｝／｛１＋[Ｅ／(Ｅ＋Ｖ)]1/2｝ …（６） Ｅ／(Ｅ＋Ｖ)＝ｘとおけば、（６）式は次式のように変
形できる。 Ｒ＝(１−ｘ1/2)／(１＋ｘ1/2) …（７） この反射率Ｒのｘに対する特性は図２のようになる。
【００１８】ｘ≦0.1の時Ｒ≧0.52となり、そのための
Ｅ，Ｖの関係は Ｅ≦Ｖ／９ …（８） となる。第２層Ｂにおける伝導電子の運動エネルギＥは
伝導帯の底付近であることから、（８）式の関係が満足
され、第２層Ｂと第１層Ｗとの境界での反射率Ｒは５２
％以上となる。このような多重層構造により、第１層と
第２層の境界において、量子波の反射が生じる。
Ｅ，Ｖの関係は Ｅ≦Ｖ／９ …（８） となる。第２層Ｂにおける伝導電子の運動エネルギＥは
伝導帯の底付近であることから、（８）式の関係が満足
され、第２層Ｂと第１層Ｗとの境界での反射率Ｒは５２
％以上となる。このような多重層構造により、第１層と
第２層の境界において、量子波の反射が生じる。
【００１９】又、ｘを用いて第２層Ｂの厚さの第１層Ｗ
の厚さに対する比ＤB／ＤWは次式で求められる。 ＤB／ＤW＝[ｍW／(ｍBｘ)]1/2 …（９）
の厚さに対する比ＤB／ＤWは次式で求められる。 ＤB／ＤW＝[ｍW／(ｍBｘ)]1/2 …（９）
【００２０】第１層Ｗと第２層Ｂの厚さがこれらの各層
における量子波の波長の１／４の偶数倍、例えば、量子
波長の１／２となると、量子波干渉層に定在波が立ち、
共鳴的伝導が生じるものと思われる。即ち、定在波によ
る量子波の周期と量子波干渉層とのポテンシャル周期と
が一致する結果、各層でのキャリアの散乱が抑制され、
高移動度の伝導が実現すると考えられる。
における量子波の波長の１／４の偶数倍、例えば、量子
波長の１／２となると、量子波干渉層に定在波が立ち、
共鳴的伝導が生じるものと思われる。即ち、定在波によ
る量子波の周期と量子波干渉層とのポテンシャル周期と
が一致する結果、各層でのキャリアの散乱が抑制され、
高移動度の伝導が実現すると考えられる。
【００２１】又、価電子帯においても、エネルギレベル
が周期的に変動するが、バンド電位差Ｖが伝導帯のバン
ド電位差と異なること、第１層Ｗ、第２層Ｂにおける正
孔の有効質量が電子の有効質量と異なること等のため、
電子に対して高透過性に設定された第１層Ｗと第２層Ｂ
の幅の設定値は正孔に対する高透過性が得られる条件に
はならない。よって、上記の構造の量子波干渉層は、電
子に対して高透過性（高移動度）となり、正孔に対して
高透過性（高移動度）にはならない。
が周期的に変動するが、バンド電位差Ｖが伝導帯のバン
ド電位差と異なること、第１層Ｗ、第２層Ｂにおける正
孔の有効質量が電子の有効質量と異なること等のため、
電子に対して高透過性に設定された第１層Ｗと第２層Ｂ
の幅の設定値は正孔に対する高透過性が得られる条件に
はならない。よって、上記の構造の量子波干渉層は、電
子に対して高透過性（高移動度）となり、正孔に対して
高透過性（高移動度）にはならない。
【００２２】又、逆に、価電子帯のバンド電位差、正孔
の有効質量を用いて、第１層Ｗ、第２層Ｂの厚さを設計
することで、量子波干渉層を正孔に対して高移動度と
し、電子に対して通常の移動度とする層とする正孔透過
層とすることも可能である。
の有効質量を用いて、第１層Ｗ、第２層Ｂの厚さを設計
することで、量子波干渉層を正孔に対して高移動度と
し、電子に対して通常の移動度とする層とする正孔透過
層とすることも可能である。
【００２３】以上の議論を、図３を用いて更に説明す
る。図３の（ａ）〜（ｈ）は、多重量子井戸構造のポテ
ンシャルにおける電子の量子波の反射と、多重量子井戸
の伝導帯を示すポテンシャルの周期との関係を示したも
のである。図３の（ａ）〜（ｄ）は、伝播する電子の量
子波の波長の１／４の厚さの第２層Ｂと第１層Ｗとが周
期的に形成された多重層を用いたときの関係を示し、図
３の（ｅ）〜（ｈ）は、伝播する電子の量子波の波長の
１／２の厚さの第２層Ｂと第１層Ｗとが周期的に形成さ
れた多重層を用いたときの関係を示している。図３の
（ａ）〜（ｈ）では、各層の厚さを等しくしているが、
これは視覚的な理解を助けるためのものである。いま、
第２層Ｂの伝導帯の底付近にある電子が、図３の（ａ）
及び（ｅ）上左から右に流れ、図３の（ｂ）或いは図
（ｆ）のように、第１層Ｗとの界面に到達するとする。
る。図３の（ａ）〜（ｈ）は、多重量子井戸構造のポテ
ンシャルにおける電子の量子波の反射と、多重量子井戸
の伝導帯を示すポテンシャルの周期との関係を示したも
のである。図３の（ａ）〜（ｄ）は、伝播する電子の量
子波の波長の１／４の厚さの第２層Ｂと第１層Ｗとが周
期的に形成された多重層を用いたときの関係を示し、図
３の（ｅ）〜（ｈ）は、伝播する電子の量子波の波長の
１／２の厚さの第２層Ｂと第１層Ｗとが周期的に形成さ
れた多重層を用いたときの関係を示している。図３の
（ａ）〜（ｈ）では、各層の厚さを等しくしているが、
これは視覚的な理解を助けるためのものである。いま、
第２層Ｂの伝導帯の底付近にある電子が、図３の（ａ）
及び（ｅ）上左から右に流れ、図３の（ｂ）或いは図
（ｆ）のように、第１層Ｗとの界面に到達するとする。
【００２４】図３の（ａ）のように、伝播する電子の量
子波の波長の１／４の厚さの第２層Ｂと第１層Ｗとが周
期的に形成された多重量子井戸に、電子の量子波が第２
層Ｂから第１層Ｗとの界面に到達すると、図３の（ｃ）
のように、入射波ＱＷ１に対し、透過波ＱＷ２と、透過
波ＱＷ２と同位相の反射波ＱＷ３が生じる。次に、図３
の（ｄ）のように、透過波ＱＷ２が第１層Ｗから第２層
Ｂとの界面に到達すると、透過波ＱＷ４と、透過波ＱＷ
４と逆位相の反射波ＱＷ５が生じる。界面での透過波と
反射波の位相のこれらの関係は、界面での伝導帯のポテ
ンシャルが下がるか、上がるかの違いによるものであ
る。また、やはり視覚的な理解を助けるため、ＱＷ１、
ＱＷ２、ＱＷ３、ＱＷ４、ＱＷ５はすべて同振幅で図示
してある。
子波の波長の１／４の厚さの第２層Ｂと第１層Ｗとが周
期的に形成された多重量子井戸に、電子の量子波が第２
層Ｂから第１層Ｗとの界面に到達すると、図３の（ｃ）
のように、入射波ＱＷ１に対し、透過波ＱＷ２と、透過
波ＱＷ２と同位相の反射波ＱＷ３が生じる。次に、図３
の（ｄ）のように、透過波ＱＷ２が第１層Ｗから第２層
Ｂとの界面に到達すると、透過波ＱＷ４と、透過波ＱＷ
４と逆位相の反射波ＱＷ５が生じる。界面での透過波と
反射波の位相のこれらの関係は、界面での伝導帯のポテ
ンシャルが下がるか、上がるかの違いによるものであ
る。また、やはり視覚的な理解を助けるため、ＱＷ１、
ＱＷ２、ＱＷ３、ＱＷ４、ＱＷ５はすべて同振幅で図示
してある。
【００２５】さて、図３の（ａ）のような、伝播する電
子の量子波の波長の１／４の厚さの第２層Ｂと第１層Ｗ
とが周期的に形成された多重量子井戸においては、ＱＷ
１、ＱＷ２、ＱＷ４で構成される図上左から右へ伝播す
る電子の量子波と、２つの界面での反射による反射波Ｑ
Ｗ３、ＱＷ５で構成される図上右から左へ伝播する電子
の量子波は、互いに打ち消しあう関係にあることがわか
る（図３の（ｄ））。ここから、図３の（ａ）のよう
な、伝播する電子の量子波の波長の１／４の奇数倍厚さ
の第２層Ｂと第１層Ｗとが周期的に形成された多重量子
井戸においては、電子の量子波を打ち消す、即ち電子を
伝播しない反射層として作用することが理解できる。
子の量子波の波長の１／４の厚さの第２層Ｂと第１層Ｗ
とが周期的に形成された多重量子井戸においては、ＱＷ
１、ＱＷ２、ＱＷ４で構成される図上左から右へ伝播す
る電子の量子波と、２つの界面での反射による反射波Ｑ
Ｗ３、ＱＷ５で構成される図上右から左へ伝播する電子
の量子波は、互いに打ち消しあう関係にあることがわか
る（図３の（ｄ））。ここから、図３の（ａ）のよう
な、伝播する電子の量子波の波長の１／４の奇数倍厚さ
の第２層Ｂと第１層Ｗとが周期的に形成された多重量子
井戸においては、電子の量子波を打ち消す、即ち電子を
伝播しない反射層として作用することが理解できる。
【００２６】同様の議論で、図３の（ｅ）〜（ｈ）に示
すように、伝播する電子の量子波の波長の１／４の偶数
倍の厚さの第２層Ｂと第１層Ｗとが周期的に形成された
多重量子井戸においては、電子の量子波を定在波とする
ことが理解できる。
すように、伝播する電子の量子波の波長の１／４の偶数
倍の厚さの第２層Ｂと第１層Ｗとが周期的に形成された
多重量子井戸においては、電子の量子波を定在波とする
ことが理解できる。
【００２７】即ち、図３の（ｅ）のような、伝播する電
子の量子波の波長の１／２の厚さの第２層Ｂと第１層Ｗ
とが周期的に形成された多重量子井戸に電子の量子波が
第２層Ｂから第１層Ｗとの界面に到達すると、図３の
（ｇ）のように、入射波ＱＷ１に対し、透過波ＱＷ２
と、透過波ＱＷ２と同位相の反射波ＱＷ３が生じる。次
に図３の（ｈ）のように、透過波ＱＷ２が第１層Ｗから
次の第２層Ｂとの界面に到達すると、透過波ＱＷ４と、
透過波ＱＷ４と逆位相の反射波ＱＷ５が生じる。図３の
（ｅ）のような、伝播する電子の量子波の波長の１／２
の厚さの第２層Ｂと第１層Ｗとが周期的に形成された多
重量子井戸においては、ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ４で構成
される図上左から右へ伝播する電子の量子波と、第２の
界面での反射による反射波ＱＷ５で構成される図上右か
ら左へ伝播する電子の量子波は、互いに強めあう関係に
あることがわかる（図３の（ｈ））。また逆に、反射波
ＱＷ３とＱＷ５が打ち消しあい、ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ
４で構成される図３の（ｅ）上左から右へ伝播する電子
の量子波が定在波となるとも理解できる。ここから、伝
播する電子の量子波の波長の１／４の偶数倍の厚さの第
２層Ｂと第１層Ｗとが周期的に形成された多重量子井戸
においては、電子の量子波を定在波とする、即ち電子に
対して高透過性（高移動度）となる透過層として作用す
ることが理解できる。
子の量子波の波長の１／２の厚さの第２層Ｂと第１層Ｗ
とが周期的に形成された多重量子井戸に電子の量子波が
第２層Ｂから第１層Ｗとの界面に到達すると、図３の
（ｇ）のように、入射波ＱＷ１に対し、透過波ＱＷ２
と、透過波ＱＷ２と同位相の反射波ＱＷ３が生じる。次
に図３の（ｈ）のように、透過波ＱＷ２が第１層Ｗから
次の第２層Ｂとの界面に到達すると、透過波ＱＷ４と、
透過波ＱＷ４と逆位相の反射波ＱＷ５が生じる。図３の
（ｅ）のような、伝播する電子の量子波の波長の１／２
の厚さの第２層Ｂと第１層Ｗとが周期的に形成された多
重量子井戸においては、ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ４で構成
される図上左から右へ伝播する電子の量子波と、第２の
界面での反射による反射波ＱＷ５で構成される図上右か
ら左へ伝播する電子の量子波は、互いに強めあう関係に
あることがわかる（図３の（ｈ））。また逆に、反射波
ＱＷ３とＱＷ５が打ち消しあい、ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ
４で構成される図３の（ｅ）上左から右へ伝播する電子
の量子波が定在波となるとも理解できる。ここから、伝
播する電子の量子波の波長の１／４の偶数倍の厚さの第
２層Ｂと第１層Ｗとが周期的に形成された多重量子井戸
においては、電子の量子波を定在波とする、即ち電子に
対して高透過性（高移動度）となる透過層として作用す
ることが理解できる。
【００２８】全く同様の議論が、正孔と、正孔の量子波
の波長の１／２の厚さの第２層Ｂと第１層Ｗとが周期的
に形成された多重量子井戸構造についても明らかに成り
立つ。
の波長の１／２の厚さの第２層Ｂと第１層Ｗとが周期的
に形成された多重量子井戸構造についても明らかに成り
立つ。
【００２９】このような、本発明にかかるキャリアに対
して高透過性（高移動度）となる透過層を、ベース領域
又はチャネル領域に設けたトランジスタは、動作抵抗が
低く、或いはキャリアの移動度に比例する遮断周波数を
高くすることができる。このように、本発明にかかる新
規な構造を有するトランジスタは、従来のトランジスタ
と比較し、格段に優れた性能を有することとなる。
して高透過性（高移動度）となる透過層を、ベース領域
又はチャネル領域に設けたトランジスタは、動作抵抗が
低く、或いはキャリアの移動度に比例する遮断周波数を
高くすることができる。このように、本発明にかかる新
規な構造を有するトランジスタは、従来のトランジスタ
と比較し、格段に優れた性能を有することとなる。
【００３０】〔請求項４の発明〕
図４に示すように、複数の運動エネルギＥｋのそれぞれ
に対して部分量子波干渉層Ｉｋを形成しても良い。各部
分量子波干渉層Ｉｋは（３）、（４）式で決定される厚
さの第１層Ｗと第２層Ｂとを（ＤＷｋ，ＤＢｋ）を１組
としてＴｋ周期分多重化して形成される。この部分量子
波干渉層ＩｋをＩ１〜Ｉｊまで、設定した電子の運動エ
ネルギの数だけ直列に設けて量子波干渉層を形成しても
良い。図４に示すように、各運動エネルギＥｋ （Ｅｋ＞
０）を有する電子は、各部分量子波干渉層Ｉｋで高透過
（高伝導）されることになり、運動エネルギがＥ１〜Ｅ
ｊの範囲にある電子を効率良く伝搬させることができ
る。運動エネルギの間隔を細かく設定すれば、各部分量
子波干渉層Ｉｋにおける第１層Ｗ又は第２層Ｂの厚さ
（ＤＷｋ，ＤＢｋ）はｋに対してほぼ連続して変化する
ことになる。
に対して部分量子波干渉層Ｉｋを形成しても良い。各部
分量子波干渉層Ｉｋは（３）、（４）式で決定される厚
さの第１層Ｗと第２層Ｂとを（ＤＷｋ，ＤＢｋ）を１組
としてＴｋ周期分多重化して形成される。この部分量子
波干渉層ＩｋをＩ１〜Ｉｊまで、設定した電子の運動エ
ネルギの数だけ直列に設けて量子波干渉層を形成しても
良い。図４に示すように、各運動エネルギＥｋ （Ｅｋ＞
０）を有する電子は、各部分量子波干渉層Ｉｋで高透過
（高伝導）されることになり、運動エネルギがＥ１〜Ｅ
ｊの範囲にある電子を効率良く伝搬させることができ
る。運動エネルギの間隔を細かく設定すれば、各部分量
子波干渉層Ｉｋにおける第１層Ｗ又は第２層Ｂの厚さ
（ＤＷｋ，ＤＢｋ）はｋに対してほぼ連続して変化する
ことになる。
【００３１】〔請求項５の発明〕
図５に示すように、（３）、（４）式で決定される厚さ
（ＤＷｋ，ＤＢｋ）に関して、厚さ（ＤＷ１，
ＤＢ１），…，（ＤＷｋ，ＤＢｋ），…（ＤＷｊ，Ｄ
Ｂｊ）で多重化した部分量子波干渉層を任意個数分だけ
直列接続しても良い。このように配列しても、運動エネ
ルギがＥ１〜Ｅｊ （Ｅ１〜Ｅｊ＞０）の範囲にある電子
を効率良く透過させることができる。運動エネルギの間
隔を細かく設定すれば、各第１層Ｗ又は各第２層Ｂの厚
さはほぼ連続して変化することになる。
（ＤＷｋ，ＤＢｋ）に関して、厚さ（ＤＷ１，
ＤＢ１），…，（ＤＷｋ，ＤＢｋ），…（ＤＷｊ，Ｄ
Ｂｊ）で多重化した部分量子波干渉層を任意個数分だけ
直列接続しても良い。このように配列しても、運動エネ
ルギがＥ１〜Ｅｊ （Ｅ１〜Ｅｊ＞０）の範囲にある電子
を効率良く透過させることができる。運動エネルギの間
隔を細かく設定すれば、各第１層Ｗ又は各第２層Ｂの厚
さはほぼ連続して変化することになる。
【００３２】〔請求項６〕
請求項６は、印加される電界が所定値の時に、伝導する
キャリアの量子波の波長に対して量子波干渉層の各層の
厚さが決定されていることを特徴とする。
キャリアの量子波の波長に対して量子波干渉層の各層の
厚さが決定されていることを特徴とする。
【００３３】〔請求項７の発明〕図６に示すように、第
１層Ｗと第２層Ｂとの境界において、エネルギバンドを
急変させる厚さが第１層Ｗ、第２層Ｂに比べて十分に薄
いδ層を設けても良い。この効果としては、製造技術上
の問題から生じる層間のバンドギャップを急峻にできる
ことである。これを図７に示す。δ層を形成しないと
き、図７（ａ）の如くバンドを形成しようとしても、積
層時に第１層Ｗと第２層Ｂの成分が層間で一部混合し、
急峻なバンドギャップが得られない（図７（ｂ））。し
かし、図７（ｃ）の如く層間にδ層を形成するときは、
成分が層間で一部混合したとしても、δ層を形成しない
ときに比較し、急峻なバンドギャップが得られる（図７
（ｄ））。
１層Ｗと第２層Ｂとの境界において、エネルギバンドを
急変させる厚さが第１層Ｗ、第２層Ｂに比べて十分に薄
いδ層を設けても良い。この効果としては、製造技術上
の問題から生じる層間のバンドギャップを急峻にできる
ことである。これを図７に示す。δ層を形成しないと
き、図７（ａ）の如くバンドを形成しようとしても、積
層時に第１層Ｗと第２層Ｂの成分が層間で一部混合し、
急峻なバンドギャップが得られない（図７（ｂ））。し
かし、図７（ｃ）の如く層間にδ層を形成するときは、
成分が層間で一部混合したとしても、δ層を形成しない
ときに比較し、急峻なバンドギャップが得られる（図７
（ｄ））。
【００３４】このδ層は、図６（ａ）に示すように、各
第１層Ｗの両側の境界に設けられているが、片側の境界
だけに設けても良い。又、δ層は、図６（ａ）に示すよ
うに、境界に第２層Ｂのバンドの底よりもさらに高い底
を有するバンドが形成されるように設けているが、図６
（ｂ）に示すように、境界に第１層Ｗの底よりもさらに
低い底を有するバンドを有するように形成しても良い。
さらに、図６（ｃ）に示すように、境界に第２層Ｂより
も高いエネルギレベルを有し第１層Ｗよりも低いエネル
ギレベルを有する２つのδ層を形成しても良い。更に、
前述の通り、図６（ｃ）で各層の両側の境界に設けられ
ているδ層は、図６（ｄ）に示すように、片側の境界だ
けに設けても良い。
第１層Ｗの両側の境界に設けられているが、片側の境界
だけに設けても良い。又、δ層は、図６（ａ）に示すよ
うに、境界に第２層Ｂのバンドの底よりもさらに高い底
を有するバンドが形成されるように設けているが、図６
（ｂ）に示すように、境界に第１層Ｗの底よりもさらに
低い底を有するバンドを有するように形成しても良い。
さらに、図６（ｃ）に示すように、境界に第２層Ｂより
も高いエネルギレベルを有し第１層Ｗよりも低いエネル
ギレベルを有する２つのδ層を形成しても良い。更に、
前述の通り、図６（ｃ）で各層の両側の境界に設けられ
ているδ層は、図６（ｄ）に示すように、片側の境界だ
けに設けても良い。
【００３５】〔請求項８の発明〕請求項８の発明は、量
子波干渉層の入射端面側の１つの第２層Ｂ0だけを厚く
形成することで、共鳴トンネル伝導を防止し、キャリア
の反射を効果的に行うことができる。
子波干渉層の入射端面側の１つの第２層Ｂ0だけを厚く
形成することで、共鳴トンネル伝導を防止し、キャリア
の反射を効果的に行うことができる。
【００３６】〔請求項９、１０の発明〕以上の通り、本
発明にかかる電子透過層としての量子波干渉層を設ける
ことにより、Ｖ−Ｉ特性を急峻とすることができる。こ
の、Ｖ−Ｉ特性の急峻な範囲を、バイポーラトランジス
タのベース電圧とコレクタ電流との特性、或いは電界効
果トランジスタのゲート電圧とドレイン電流との特性に
適用するトランジスタとすることにより、従来型のトラ
ンジスタよりも増幅率の高いトランジスタが作製可能と
なる。又、明らかに、本発明にかかる正孔透過層として
の量子波干渉層を設けることにより、Ｖ−Ｉ特性を急峻
とすることができる。この、Ｖ−Ｉ特性の急峻な範囲
を、バイポーラトランジスタのベース電圧とコレクタ電
流との特性、或いは電界効果トランジスタのゲート電圧
とドレイン電流との特性に適用するトランジスタとする
ことによっても、従来型のトランジスタよりも増幅率の
高いトランジスタが作製可能となる。
発明にかかる電子透過層としての量子波干渉層を設ける
ことにより、Ｖ−Ｉ特性を急峻とすることができる。こ
の、Ｖ−Ｉ特性の急峻な範囲を、バイポーラトランジス
タのベース電圧とコレクタ電流との特性、或いは電界効
果トランジスタのゲート電圧とドレイン電流との特性に
適用するトランジスタとすることにより、従来型のトラ
ンジスタよりも増幅率の高いトランジスタが作製可能と
なる。又、明らかに、本発明にかかる正孔透過層として
の量子波干渉層を設けることにより、Ｖ−Ｉ特性を急峻
とすることができる。この、Ｖ−Ｉ特性の急峻な範囲
を、バイポーラトランジスタのベース電圧とコレクタ電
流との特性、或いは電界効果トランジスタのゲート電圧
とドレイン電流との特性に適用するトランジスタとする
ことによっても、従来型のトランジスタよりも増幅率の
高いトランジスタが作製可能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。なお本発明は下記実施例に限定され
るものではない。
基づいて説明する。なお本発明は下記実施例に限定され
るものではない。
【００３８】〔第１実施例〕図８はｎｉｎ接合構造にお
いて、量子波干渉層をｉ層に形成した半導体素子の断面
図である。GaAsから成る基板１０の上に、n-GaAsから成
る厚さ0.3μm、電子濃度2×1018/cm3のバッファ層１２
が形成され、その上にn-Ga0.51In0.49Pから成る厚さ0.1
3μm、電子濃度2×1018/cm3のｎ形コンタクト層１４が
形成されいる。さらに、ｎ形コンタクト層１４の上に
は、n-Al0.51In0.49Pから成る厚さ0.2μm、電子濃度1×
1018/cm3のｎ層１６が形成されている。そのｎ層１６の
上には、不純物無添加のｉ層１８が形成され、そのｉ層
１８の上にはAl0.51In0.49Pから成る厚さ0.2μm、電子
濃度1×1018/cm3のｎ層２０が形成されている。さら
に、そのｎ層２０の上にn-Ga0.51In0.49Pから成る厚さ
0.13μm、電子濃度2×1018/cm 3の第２ｎ形コンタクト層
２２とn-GaAsから成る厚さ0.06μm、電子濃度2×1018/c
m3の第１ｎ形コンタクト層２４が形成されている。さら
に、基板１０の裏面には厚さ0.2μmのAu/Geから成る電
極２６が形成され、第１ｎ形コンタクト層２４の上には
厚さ0.2μmのAu/Geから成る電極２８が形成されてい
る。
いて、量子波干渉層をｉ層に形成した半導体素子の断面
図である。GaAsから成る基板１０の上に、n-GaAsから成
る厚さ0.3μm、電子濃度2×1018/cm3のバッファ層１２
が形成され、その上にn-Ga0.51In0.49Pから成る厚さ0.1
3μm、電子濃度2×1018/cm3のｎ形コンタクト層１４が
形成されいる。さらに、ｎ形コンタクト層１４の上に
は、n-Al0.51In0.49Pから成る厚さ0.2μm、電子濃度1×
1018/cm3のｎ層１６が形成されている。そのｎ層１６の
上には、不純物無添加のｉ層１８が形成され、そのｉ層
１８の上にはAl0.51In0.49Pから成る厚さ0.2μm、電子
濃度1×1018/cm3のｎ層２０が形成されている。さら
に、そのｎ層２０の上にn-Ga0.51In0.49Pから成る厚さ
0.13μm、電子濃度2×1018/cm 3の第２ｎ形コンタクト層
２２とn-GaAsから成る厚さ0.06μm、電子濃度2×1018/c
m3の第１ｎ形コンタクト層２４が形成されている。さら
に、基板１０の裏面には厚さ0.2μmのAu/Geから成る電
極２６が形成され、第１ｎ形コンタクト層２４の上には
厚さ0.2μmのAu/Geから成る電極２８が形成されてい
る。
【００３９】上記のｉ層１８の中に、不純物無添加のGa
0.51In0.49Pから成る第１層Ｗと不純物無添加のAl0.51I
n0.49Pから成る第２層Ｂを３周期多重化した量子波干渉
層Ａが設けられている。量子波干渉層Ａの詳細なバンド
構造が図６（ａ）に示されている。第１層Ｗの厚さは10
nm、第２層Ｂの厚さは14nmであり、第２層Ｂと第１層Ｗ
との間には厚さ1.3nmの不純物無添加のAl0.33Ga0.33In
0.33Pから成るδ層が形成されている。第２層Ｂと第１
層Ｗの厚さの条件は、外部電圧が印加されていない状態
で、上記した（１）、（２）式で決定されている。
0.51In0.49Pから成る第１層Ｗと不純物無添加のAl0.51I
n0.49Pから成る第２層Ｂを３周期多重化した量子波干渉
層Ａが設けられている。量子波干渉層Ａの詳細なバンド
構造が図６（ａ）に示されている。第１層Ｗの厚さは10
nm、第２層Ｂの厚さは14nmであり、第２層Ｂと第１層Ｗ
との間には厚さ1.3nmの不純物無添加のAl0.33Ga0.33In
0.33Pから成るδ層が形成されている。第２層Ｂと第１
層Ｗの厚さの条件は、外部電圧が印加されていない状態
で、上記した（１）、（２）式で決定されている。
【００４０】尚、ｎ層２０に接合する第２層Ｂの厚さは
0.3μmであり、ｎ層１６に接合する第２層Ｂの厚さは0.
1μmである。これは、ｎ層２０又はｎ層１６からの電子
の第１層Ｗへのトンネル伝導を防止するためである。
又、基板１０は、２インチ径の大きさであり、基板の主
面は面方位(100)に対して15°方位[011]方向にオフセッ
トしている。
0.3μmであり、ｎ層１６に接合する第２層Ｂの厚さは0.
1μmである。これは、ｎ層２０又はｎ層１６からの電子
の第１層Ｗへのトンネル伝導を防止するためである。
又、基板１０は、２インチ径の大きさであり、基板の主
面は面方位(100)に対して15°方位[011]方向にオフセッ
トしている。
【００４１】このようにして製造されたｎｉｎ半導体素
子に電圧を印加して、Ｖ−Ｉ特性を求めた。その特性図
を図９に示す。約0.9mVで電流が急峻に10-8〜10-5Aとス
テップ的に増加しているのが分かる。これは、外部電圧
がこの電圧に達した時に、量子波干渉層に流入する電子
の量子波の波長が各層の厚さの２倍に達したためと思わ
れる。これにより、この電子の高伝導透過条件が満たさ
れた結果、急激に電流が流れたものと思われる。さら
に、外部電圧を増加すると、量子波干渉層に流入する電
子の運動エネルギーが大きくなり、その量子波の波長は
量子波干渉層の各層の厚さの２倍よりも短くなるため、
高透過条件が満たされなくなるためと思われる。
子に電圧を印加して、Ｖ−Ｉ特性を求めた。その特性図
を図９に示す。約0.9mVで電流が急峻に10-8〜10-5Aとス
テップ的に増加しているのが分かる。これは、外部電圧
がこの電圧に達した時に、量子波干渉層に流入する電子
の量子波の波長が各層の厚さの２倍に達したためと思わ
れる。これにより、この電子の高伝導透過条件が満たさ
れた結果、急激に電流が流れたものと思われる。さら
に、外部電圧を増加すると、量子波干渉層に流入する電
子の運動エネルギーが大きくなり、その量子波の波長は
量子波干渉層の各層の厚さの２倍よりも短くなるため、
高透過条件が満たされなくなるためと思われる。
【００４２】比較例として、上記の量子波干渉層に関し
て、第１層Ｗの厚さを前実施例の１／２の5nm、第２層
Ｂの厚さを前実施例の１／２の7nmとして、６周期繰り
返した素子を製造した。その素子の測定されたＶ−Ｉ特
性を図１０に示す。本実施例のものに比べて電流の立ち
上がりの勾配が小さく、流れる電流量も１桁から２桁小
さくなっいることが分かる。尚、この層の厚さの条件の
場合には、量子波干渉層は反射層として機能しているこ
とが、本発明者らにより確認されている。よって、図１
０は順方向電圧を増加せさる時、反射条件が満たされな
くなった電圧で、せき止められていた電流が急激に流れ
るものと思われる。しかし、その時の電流は、本実施例
のように量子波長の１／２の厚さに各層の厚さを設定し
た場合に比べて1/100程小さいことが理解される。即
ち、通常の伝導に対して、本発明では、100倍の伝導率
又は100倍の移動度が得られているものと思われる。こ
れは、トランジスタにおいて、上記のような本発明にか
かる多重周期層を形成し、Ｖ−Ｉ特性の急峻な範囲を適
用することにより、従来型のトランジスタよりも増幅率
の高いトランジスタが作製可能となることを示してい
る。
て、第１層Ｗの厚さを前実施例の１／２の5nm、第２層
Ｂの厚さを前実施例の１／２の7nmとして、６周期繰り
返した素子を製造した。その素子の測定されたＶ−Ｉ特
性を図１０に示す。本実施例のものに比べて電流の立ち
上がりの勾配が小さく、流れる電流量も１桁から２桁小
さくなっいることが分かる。尚、この層の厚さの条件の
場合には、量子波干渉層は反射層として機能しているこ
とが、本発明者らにより確認されている。よって、図１
０は順方向電圧を増加せさる時、反射条件が満たされな
くなった電圧で、せき止められていた電流が急激に流れ
るものと思われる。しかし、その時の電流は、本実施例
のように量子波長の１／２の厚さに各層の厚さを設定し
た場合に比べて1/100程小さいことが理解される。即
ち、通常の伝導に対して、本発明では、100倍の伝導率
又は100倍の移動度が得られているものと思われる。こ
れは、トランジスタにおいて、上記のような本発明にか
かる多重周期層を形成し、Ｖ−Ｉ特性の急峻な範囲を適
用することにより、従来型のトランジスタよりも増幅率
の高いトランジスタが作製可能となることを示してい
る。
【００４３】そこで図１１に示す構造のトランジスタが
有効となる。図１１は、前述とほぼ同様に、本発明にか
かるｎｐｎ接合を有するバイポーラトランジスタの構造
を示している。量子波干渉層（電子透過層）Ａは、ｐ型
にドープされたGa0.51In0.49Pから成る膜厚10nmの第１
層Ｗとｐ型にドープされたAl0.51In0.49Pから成る膜厚1
4nmの第２層Ｂとを３周期多重化した量子井戸構造であ
る。簡単のため図１１ではδ層を省略して示した。本実
施例のトランジスタは、上述の半導体素子とほぼ同様に
基板１０から第１ｎ形コンタクト層２４まで形成した
後、第１ｎ形コンタクト層２４、第２ｎ形コンタクト層
２２及びｎ層２０の一部分をエッチングし、電子透過層
１８の最上層を露出させ、第１ｎ形コンタクト層２４に
電極２８、電子透過層１８の最上層のｐ層（ベース領
域）に電極３０を形成したものである。このトランジス
タにおいては、電極２６がエミッタ電極、電極３０がベ
ース電極、電極２８がコレクタ電極である。このトラン
ジスタのエミッタを接地して使用することで、従来構造
のトランジスタの増幅率に比し、改善された増幅率を持
つトランジスタを得ることができる。
有効となる。図１１は、前述とほぼ同様に、本発明にか
かるｎｐｎ接合を有するバイポーラトランジスタの構造
を示している。量子波干渉層（電子透過層）Ａは、ｐ型
にドープされたGa0.51In0.49Pから成る膜厚10nmの第１
層Ｗとｐ型にドープされたAl0.51In0.49Pから成る膜厚1
4nmの第２層Ｂとを３周期多重化した量子井戸構造であ
る。簡単のため図１１ではδ層を省略して示した。本実
施例のトランジスタは、上述の半導体素子とほぼ同様に
基板１０から第１ｎ形コンタクト層２４まで形成した
後、第１ｎ形コンタクト層２４、第２ｎ形コンタクト層
２２及びｎ層２０の一部分をエッチングし、電子透過層
１８の最上層を露出させ、第１ｎ形コンタクト層２４に
電極２８、電子透過層１８の最上層のｐ層（ベース領
域）に電極３０を形成したものである。このトランジス
タにおいては、電極２６がエミッタ電極、電極３０がベ
ース電極、電極２８がコレクタ電極である。このトラン
ジスタのエミッタを接地して使用することで、従来構造
のトランジスタの増幅率に比し、改善された増幅率を持
つトランジスタを得ることができる。
【００４４】また、同様に、ｐｎｐ接合構造のバイポー
ラトランジスタにおいて、ｎ層（ベース領域）に正孔透
過層を設けた場合も、従来のトランジスタに比して増幅
率が大幅に改善できる。更に、ｎｐｎ接合構造のトラン
ジスタにおいて、エミッタ領域又は／及びコレクタ領域
に電子透過層を形成しても良い。また、ｐｎｐ接合構造
のトランジスタにおいても、エミッタ領域又は／及びコ
レクタ領域に正孔透過層を形成しても良い。これらの構
造により、更に増幅率が著しく改善する。また、ｎｐｎ
接合構造のトランジスタのベース領域に量子波干渉層
（図３の（ａ）に示す量子波の波長の１／４の厚さの第
１層、第２層から成る多重層）による正孔反射層を設け
ても良い。これにより、キャリアを電子だけとすること
で、より増幅率が向上する。同様に、ｐｎｐ接合構造の
トランジスタのベース領域に量子波干渉層による電子反
射層を設けても良い。更に、ｎｐｎ接合構造のトランジ
スタのベース領域に電子反射層と電子透過層とを縦続に
設けても良い。この場合は電子反射層を急に電子が流れ
る電圧で電子透過層の透過が最大となるように設ける。
この様な電子反射層と電子透過層との縦続構造により、
Ｖ−Ｉ特性を更に急峻とすることができる。全く同様
に、ｐｎｐ接合構造のトランジスタにおいても正孔反射
層と正孔透過層をベース領域に設けることでＶ−Ｉ特性
を更に急峻とすることができる。
ラトランジスタにおいて、ｎ層（ベース領域）に正孔透
過層を設けた場合も、従来のトランジスタに比して増幅
率が大幅に改善できる。更に、ｎｐｎ接合構造のトラン
ジスタにおいて、エミッタ領域又は／及びコレクタ領域
に電子透過層を形成しても良い。また、ｐｎｐ接合構造
のトランジスタにおいても、エミッタ領域又は／及びコ
レクタ領域に正孔透過層を形成しても良い。これらの構
造により、更に増幅率が著しく改善する。また、ｎｐｎ
接合構造のトランジスタのベース領域に量子波干渉層
（図３の（ａ）に示す量子波の波長の１／４の厚さの第
１層、第２層から成る多重層）による正孔反射層を設け
ても良い。これにより、キャリアを電子だけとすること
で、より増幅率が向上する。同様に、ｐｎｐ接合構造の
トランジスタのベース領域に量子波干渉層による電子反
射層を設けても良い。更に、ｎｐｎ接合構造のトランジ
スタのベース領域に電子反射層と電子透過層とを縦続に
設けても良い。この場合は電子反射層を急に電子が流れ
る電圧で電子透過層の透過が最大となるように設ける。
この様な電子反射層と電子透過層との縦続構造により、
Ｖ−Ｉ特性を更に急峻とすることができる。全く同様
に、ｐｎｐ接合構造のトランジスタにおいても正孔反射
層と正孔透過層をベース領域に設けることでＶ−Ｉ特性
を更に急峻とすることができる。
【００４５】〔第２実施例〕図１２は、第１実施例に示
したものと同様に、ｐ層に量子波干渉層（電子透過層）
Ａを形成したｎｐｎ接合を有する本発明にかかる電界効
果トランジスタの構造を示す模式図である。量子波干渉
層（電子透過層）Ａは、ｐ型にドープされたGa0.51In
0.49Pから成る膜厚10nmの第１層Ｗとｐ型にドープされ
たAl0.51In0.49Pから成る膜厚14nmの第２層Ｂを３周期
多重化した量子井戸構造である。本実施例ではソース領
域（図１２中Ｓ）、ドレイン領域（図１２中Ｄ）をとも
にｎ層とするＭＥＳＦＥＴ構造が示されている。ゲート
（Ｇ）電極は電子透過層１８上に形成されている。この
ような構造のトランジスタも、ゲート（Ｇ）に印加され
る電圧が、注入する電子が量子波干渉層（電子透過層）
１８を透過できるエネルギを超えるまではソース
（Ｓ）、ドレイン（Ｄ）間に電流が流れない。これによ
りＶ−Ｉ特性を急峻とすることができ、、ＭＥＳＦＥＴ
としての性能を向上させることができる。
したものと同様に、ｐ層に量子波干渉層（電子透過層）
Ａを形成したｎｐｎ接合を有する本発明にかかる電界効
果トランジスタの構造を示す模式図である。量子波干渉
層（電子透過層）Ａは、ｐ型にドープされたGa0.51In
0.49Pから成る膜厚10nmの第１層Ｗとｐ型にドープされ
たAl0.51In0.49Pから成る膜厚14nmの第２層Ｂを３周期
多重化した量子井戸構造である。本実施例ではソース領
域（図１２中Ｓ）、ドレイン領域（図１２中Ｄ）をとも
にｎ層とするＭＥＳＦＥＴ構造が示されている。ゲート
（Ｇ）電極は電子透過層１８上に形成されている。この
ような構造のトランジスタも、ゲート（Ｇ）に印加され
る電圧が、注入する電子が量子波干渉層（電子透過層）
１８を透過できるエネルギを超えるまではソース
（Ｓ）、ドレイン（Ｄ）間に電流が流れない。これによ
りＶ−Ｉ特性を急峻とすることができ、、ＭＥＳＦＥＴ
としての性能を向上させることができる。
【００４６】この電界効果トランジスタは図１３に示す
手順で作製される。まず、積層構造が形成される（図１
３の（ａ））。次に、エッチングにより傾斜した面（図
１３（ｂ）においてＶで示された部分）が形成される。
この後図１３の（ｃ）のように、金(Au)から成るショッ
トキ電極３２が電子透過層１８の傾斜した側面上に形成
され、ソース（Ｓ）、ドレイン（Ｄ）に電極２６、２８
が形成される。
手順で作製される。まず、積層構造が形成される（図１
３の（ａ））。次に、エッチングにより傾斜した面（図
１３（ｂ）においてＶで示された部分）が形成される。
この後図１３の（ｃ）のように、金(Au)から成るショッ
トキ電極３２が電子透過層１８の傾斜した側面上に形成
され、ソース（Ｓ）、ドレイン（Ｄ）に電極２６、２８
が形成される。
【００４７】また、同様に、ｐｎｐ型の電界効果トラン
ジスタにおいて、ｎ層（チャネル領域）に正孔透過層を
持たせたものも、従来のトランジスタに比して増幅率が
改善する。更に、ｎｐｎ型の電界効果トランジスタにお
いて、ソース領域又は／及びドレイン領域に電子透過層
を形成しても良い。また、ｐｎｐ型の電界効果トランジ
スタにおいても、ソース領域又は／及びドレイン領域に
正孔透過層を形成しても良い。これらの構造により、更
に増幅率が著しく改善する。また、ｎｐｎ型の電界効果
トランジスタのチャネル領域に量子波干渉層（図３の
（ａ）に示す量子波の波長の１／４の厚さの第１層、第
２層から成る多重層）による正孔反射層を設けても良
い。これにより、キャリアを電子だけとすることで、よ
り増幅率が向上する。同様に、ｐｎｐ型の電界効果トラ
ンジスタのチャネル領域に量子波干渉層による電子反射
層を設けても良い。更に、ｎｐｎ型の電界効果トランジ
スタのチャネル領域に電子反射層と電子透過層とを縦続
に設けても良い。この場合は電子反射層を急に電子が流
れる電圧で電子透過層の透過が最大となるように設け
る。この様な電子反射層と電子透過層との縦続構造によ
り、Ｖ−Ｉ特性を更に急峻とすることができる。全く同
様に、ｐｎｐ型の電界効果トランジスタにおいても正孔
反射層と正孔透過層をチャネル領域に設けることでＶ−
Ｉ特性を更に急峻とすることができる。
ジスタにおいて、ｎ層（チャネル領域）に正孔透過層を
持たせたものも、従来のトランジスタに比して増幅率が
改善する。更に、ｎｐｎ型の電界効果トランジスタにお
いて、ソース領域又は／及びドレイン領域に電子透過層
を形成しても良い。また、ｐｎｐ型の電界効果トランジ
スタにおいても、ソース領域又は／及びドレイン領域に
正孔透過層を形成しても良い。これらの構造により、更
に増幅率が著しく改善する。また、ｎｐｎ型の電界効果
トランジスタのチャネル領域に量子波干渉層（図３の
（ａ）に示す量子波の波長の１／４の厚さの第１層、第
２層から成る多重層）による正孔反射層を設けても良
い。これにより、キャリアを電子だけとすることで、よ
り増幅率が向上する。同様に、ｐｎｐ型の電界効果トラ
ンジスタのチャネル領域に量子波干渉層による電子反射
層を設けても良い。更に、ｎｐｎ型の電界効果トランジ
スタのチャネル領域に電子反射層と電子透過層とを縦続
に設けても良い。この場合は電子反射層を急に電子が流
れる電圧で電子透過層の透過が最大となるように設け
る。この様な電子反射層と電子透過層との縦続構造によ
り、Ｖ−Ｉ特性を更に急峻とすることができる。全く同
様に、ｐｎｐ型の電界効果トランジスタにおいても正孔
反射層と正孔透過層をチャネル領域に設けることでＶ−
Ｉ特性を更に急峻とすることができる。
【００４８】〔第３実施例〕図１４は、第１実施例に示
したものと同様の、ｐ層に量子波干渉層（電子透過層）
Ａを形成したｎｐｎ接合を有する、本発明にかかる電界
効果トランジスタの構造を示す模式図である。量子波干
渉層（電子透過層）Ａは、ｐ型にドープされたGa0.51In
0.49Pから成る膜厚10nmの第１層Ｗとｐ型にドープされ
たAl0.51In0.4 9Pから成る膜厚14nm第２層Ｂを３周期多
重化した量子井戸構造である。本実施例ではソース領域
（図１４中Ｓ）、ドレイン領域（図１４中Ｄ）をともに
ｎ層とするＭＯＳＦＥＴ構造を示した。このような構造
のトランジスタも、ゲート（Ｇ）に印加される電圧がし
きい値を超えるまではソース（Ｓ）、ドレイン（Ｄ）間
に電流が流れず、ＭＯＳＦＥＴとしての性能を向上させ
ることができる。図１４のＭＯＳＦＥＴは図１３に示す
ＭＥＳＦＥＴと同様に作成され、ショットキー電極３２
の部分を、窒化珪素から成る絶縁層３４と金(Au)から成
る金属層３６とすることで作製できる。
したものと同様の、ｐ層に量子波干渉層（電子透過層）
Ａを形成したｎｐｎ接合を有する、本発明にかかる電界
効果トランジスタの構造を示す模式図である。量子波干
渉層（電子透過層）Ａは、ｐ型にドープされたGa0.51In
0.49Pから成る膜厚10nmの第１層Ｗとｐ型にドープされ
たAl0.51In0.4 9Pから成る膜厚14nm第２層Ｂを３周期多
重化した量子井戸構造である。本実施例ではソース領域
（図１４中Ｓ）、ドレイン領域（図１４中Ｄ）をともに
ｎ層とするＭＯＳＦＥＴ構造を示した。このような構造
のトランジスタも、ゲート（Ｇ）に印加される電圧がし
きい値を超えるまではソース（Ｓ）、ドレイン（Ｄ）間
に電流が流れず、ＭＯＳＦＥＴとしての性能を向上させ
ることができる。図１４のＭＯＳＦＥＴは図１３に示す
ＭＥＳＦＥＴと同様に作成され、ショットキー電極３２
の部分を、窒化珪素から成る絶縁層３４と金(Au)から成
る金属層３６とすることで作製できる。
【００４９】上記の全実施例のトランジスタは、電子の
波動的性質を用いたものである。よって電子／正孔透過
層における電子／正孔の移動速度は波の伝搬速度とな
り、高速応答が実現できるとともに、使用帯域を拡大で
きる。上記実施例では、δ層を形成している。このδ層
によりポテンシャル界面でのバンドギャップエネルギの
変化を急峻とし、量子波干渉効果（高透過）を著しく向
上させることができる。効果は低下するもののδ層がな
い多重量子井戸構造でも良い。又、上記実施例では、量
子波干渉層をGa0.51In0.49PとAl0.51In0.49Pとの多重層
で構成し、δ層をAl0.33Ga0.33In0.33Pで構成したが、
多重層を構成する第１層及び第２層、並びにδ層は、４
元系のAlxGayIn1-x-yP或いはAlxGayIn1-x-yAs(0≦x,y,x
+y≦1の任意の値)で組成比を異にして形成しても良い。
波動的性質を用いたものである。よって電子／正孔透過
層における電子／正孔の移動速度は波の伝搬速度とな
り、高速応答が実現できるとともに、使用帯域を拡大で
きる。上記実施例では、δ層を形成している。このδ層
によりポテンシャル界面でのバンドギャップエネルギの
変化を急峻とし、量子波干渉効果（高透過）を著しく向
上させることができる。効果は低下するもののδ層がな
い多重量子井戸構造でも良い。又、上記実施例では、量
子波干渉層をGa0.51In0.49PとAl0.51In0.49Pとの多重層
で構成し、δ層をAl0.33Ga0.33In0.33Pで構成したが、
多重層を構成する第１層及び第２層、並びにδ層は、４
元系のAlxGayIn1-x-yP或いはAlxGayIn1-x-yAs(0≦x,y,x
+y≦1の任意の値)で組成比を異にして形成しても良い。
【００５０】さらに、量子波干渉層は、他のIII族-V族
化合物半導体、II族-VI族化合物半導体、Si/Ge、その他
の異種半導体の多重接合で構成することが可能である。
具体的には下記のような組み合わせが望ましい。尚、バ
ンド幅の広い層／バンド幅の狭い層／／基板を意味し、
x、yは明記していない場合は、それぞれ0＜x,y＜1の任
意の値である。 ＜1＞ AlxIn1-xP／GayIn1-yP／／GaAs ＜2＞ AlxGa1-xAs／GaAs／／GaAs ＜3＞ GaxIn1-xP／InP／／InP ＜4＞ GaxIn1-xP／GayIn1-yAs／／GaAs ＜5＞ AlAs／AlxGa1-xAs／／GaAs 0.8≦x≦0.9 ＜6＞ InP／GaxIn1-xAsyP1-y／／GaAs ＜7＞ Si／SiGex／／任意 0.1≦x≦0.3 ＜8＞ Si／SiGexCy／／任意 0.1≦x≦0.3, 0＜y≦0.1 ＜9＞ Alx1Gay1In1-x1-y1N／Alx2Gay2In1-x2-y2N／／Si,SiC,GaN,サファイア 0≦x1,x2,y1,y2,x1+y1,x2+y2≦1 ＜10＞ Alx1Gay1In1-x1-y1Nx2Py2As1-x2-y2 ／Alx3Gay3In1-x3-y3Nx4Py4As1-x4-y4／／任意 0≦x1,x3,y1,y3,x1+y1,x3+y3≦1, 0＜x2,x4＜1, 0≦y2,y4,x2+y2,x4+y4≦1
化合物半導体、II族-VI族化合物半導体、Si/Ge、その他
の異種半導体の多重接合で構成することが可能である。
具体的には下記のような組み合わせが望ましい。尚、バ
ンド幅の広い層／バンド幅の狭い層／／基板を意味し、
x、yは明記していない場合は、それぞれ0＜x,y＜1の任
意の値である。 ＜1＞ AlxIn1-xP／GayIn1-yP／／GaAs ＜2＞ AlxGa1-xAs／GaAs／／GaAs ＜3＞ GaxIn1-xP／InP／／InP ＜4＞ GaxIn1-xP／GayIn1-yAs／／GaAs ＜5＞ AlAs／AlxGa1-xAs／／GaAs 0.8≦x≦0.9 ＜6＞ InP／GaxIn1-xAsyP1-y／／GaAs ＜7＞ Si／SiGex／／任意 0.1≦x≦0.3 ＜8＞ Si／SiGexCy／／任意 0.1≦x≦0.3, 0＜y≦0.1 ＜9＞ Alx1Gay1In1-x1-y1N／Alx2Gay2In1-x2-y2N／／Si,SiC,GaN,サファイア 0≦x1,x2,y1,y2,x1+y1,x2+y2≦1 ＜10＞ Alx1Gay1In1-x1-y1Nx2Py2As1-x2-y2 ／Alx3Gay3In1-x3-y3Nx4Py4As1-x4-y4／／任意 0≦x1,x3,y1,y3,x1+y1,x3+y3≦1, 0＜x2,x4＜1, 0≦y2,y4,x2+y2,x4+y4≦1
【図１】本発明の概念を説明するための説明図。
【図２】第２層Ｂにおけるキャリアの運動エネルギの第
１層Ｗにおける運動エネルギに対する比ｘに対する反射
率Ｒの関係を示した特性図。
１層Ｗにおける運動エネルギに対する比ｘに対する反射
率Ｒの関係を示した特性図。
【図３】本発明の概念を説明するための説明図。
【図４】本発明の概念を説明するための説明図。
【図５】本発明の概念を説明するための説明図。
【図６】本発明の概念を説明するための説明図。
【図７】本発明の概念を説明するための説明図。
【図８】本発明の具体的な一実施例に係る半導体素子の
構造を示した断面図。
構造を示した断面図。
【図９】その素子のＶ−Ｉ特性を示す測定図。
【図１０】比較例として、第１層Ｗと第２層Ｂを量子波
の波長の１／４に設定した素子のＶ−Ｉ特性を示す測定
図。
の波長の１／４に設定した素子のＶ−Ｉ特性を示す測定
図。
【図１１】本発明の具体的な一実施例に係る、ｎｐｎ型
のバイポーラトランジスタの構造を示した断面図。
のバイポーラトランジスタの構造を示した断面図。
【図１２】本発明の具体的な一実施例に係る、ｎｐｎ型
の電界効果トランジスタの構造を示した断面模式図。
の電界効果トランジスタの構造を示した断面模式図。
【図１３】その電界効果トランジスタの製造方法を示し
た断面図。
た断面図。
【図１４】本発明の具体的な別の実施例に係る、ｎｐｎ
型の電界効果トランジスタの構造を示した断面模式図。
型の電界効果トランジスタの構造を示した断面模式図。
１０…基板
１２…バッファ層
１４…ｎ形コンタクト層
１６…ｎ層
１８…電子透過層
２０…ｎ層
２２…第２ｎ形コンタクト層
２４…第１ｎ形コンタクト層
２６、２８、３０…電極
３２、３６…金属層
３４…絶縁層
Ａ…量子波干渉層
Ｗ…第１層
Ｂ…第２層
Em, Bs, Cl…エミッタ，ベース，コレクタ
S, G, D …ソース，ゲート，ドレイン
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−88434（ＪＰ，Ａ)
Ｋｏｔａｒｏ Ｔｓｕｂａｋｉ， Ｔ
ａｋａｓｈｉ Ｈｏｎｄａ， Ｈｉｓａ
ｏ Ｓａｉｔｏ， Ｔａｋａｓｈｉ Ｆ
ｕｋｕｉ，”Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｗａｖ
ｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｄｅｖ
ｉｃｅ ｗｉｔｈ ｆｒａｃｔｉｏｎａ
ｌ ｌａｙｅｒ ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉ
ｃｅｓ”，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉ
ｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，1991年 １月28
日，Ｖｏｌ． 58， Ｎｏ． ４，ｐ
ｐ． 376−378
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 29/06
H01L 29/205
H01L 29/66
H01L 29/68
H01L 29/73 - 29/737
H01L 21/331
H01L 29/80
Claims (10)
- 【請求項１】 第１層と第１層よりもバンド幅の広い第
２層とを多重周期で積層した量子波干渉層をベース領域
又はチャネル領域に設けたトランジスタにおいて、 前記第１層と前記第２層の厚さを、注入された前記第２
層の最低エネルギーレベルよりも大きく最低エネルギレ
ベル付近にあるキャリアである少数キャリアの各層にお
ける量子波の波長の４分の１の偶数倍に設定した量子波
干渉層を設けたことを特徴とするトランジスタ。 - 【請求項２】 第１層と第１層よりもバンド幅の広い第
２層とを多重周期で積層した量子波干渉層をベース領域
又はチャネル領域に設けたトランジスタにおいて、 前記第１層と前記第２層の厚さを注入された少数キャリ
アの各層における量子波の波長の４分の１の偶数倍に設
定した量子波干渉層を設け、 前記第１層における前記量子波の波長λＷはλＷ＝ｈ／
［２ｍＷ（Ｅ＋Ｖ）］１／２で決定され、前記第２層に
おける前記量子波の波長λＢはλＢ＝ｈ／（２ｍＢＥ）
１／２で決定され、前記第１層の厚さＤＷはＤＷ＝ｎＷ
λＷ／４、前記第２層の厚さＤＢはＤＢ＝ｎＢλＢ／４
で決定される、但し、ｈはプランク定数、ｍＷは第１層
におけるキャリアの有効質量、ｍＢは第２層におけるキ
ャリアの有効質量、Ｅは第２層に注入されるキャリアの
運動エネルギでＥ＞０、Ｖは第１層に対する第２層のバ
ンド電位差、ｎＷ、ｎＢは偶数であることを特徴とする
トランジスタ。 - 【請求項３】 前記注入される少数キャリアは、前記第
２層の最低エネルギレベル付近にあるキャリアとするこ
とを特徴とする請求項２に記載のトランジスタ。 - 【請求項４】 第１層と第１層よりもバンド幅の広い第
２層とを多重周期で積層した量子波干渉層をベース領域
又はチャネル領域に設けたトランジスタにおいて、 前記第２層に注入される少数キャリアの運動エネルギを
複数の異なる値Ｅｋ （Ｅｋ＞０）、前記第１層における
その各運動エネルギをＥｋ＋Ｖとし、第２層、第１層の
各エネルギに対応した各量子波長をλＢｋ，λＷｋとす
る時、第２層、第１層をｎＢｋλＢｋ／４、ｎＷｋλ
Ｗｋ／４の厚さで、Ｔｋ周期繰り返された部分量子波干
渉層Ｉｋが前記値Ｅｋの数だけ繰り返し形成された、但
し、ｎＷｋ、ｎＢｋは偶数、量子波干渉層を設けたこと
を特徴とするトランジスタ。 - 【請求項５】 第１層と第１層よりもバンド幅の広い第
２層とを多重周期で積層した量子波干渉層をベース領域
又はチャネル領域に設けたトランジスタにおいて、 前記第２層に注入される少数キャリアの運動エネルギを
複数の異なる値Ｅｋ （Ｅｋ＞０）、前記第１層における
その各運動エネルギをＥｋ＋Ｖとし、第２層、第１層の
各エネルギに対応した各量子波長をλＢｋ，λＷｋとす
る時、第２層、第１層を厚さ（ｎＢ１λＢ１／４，ｎ
Ｗ１λＷ１／４），…，（ｎＢｋλＢｋ／４，ｎＷｋλ
Ｗｋ／４），…，（ｎＢｊλＢｊ／４，ｎＷｊλＷｊ／
４）で形成した部分量子波干渉層を任意周期繰り返して
形成された、但し、ｎＷｋ、ｎＢｋは偶数、量子波干渉
層を設けたことを特徴とするトランジスタ。 - 【請求項６】 印加される電界が所定値の時に、伝導す
る前記キャリアの量子波の波長に対して前記量子波干渉
層の各層の厚さが決定されていることを特徴とする請求
項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の量子波干渉層
を有するトランジスタ。 - 【請求項７】 前記第１層と前記第２層との境界には、
前記第１層と前記第２層の厚さに比べて充分に薄く、エ
ネルギバンドを急変させるδ層が設けられていることを
特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載
のトランジスタ。 - 【請求項８】 前記量子波干渉層の量子波の入射端は少
数キャリアのトンネル伝導を禁止するに十分な厚さの第
２層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請
求項７のいずれか１項に記載のトランジスタ。 - 【請求項９】 前記量子波干渉層が、ベース領域に形成
され、 該トランジスタがバイポーラトランジスタであることを
特徴とする、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記
載のトランジスタ。 - 【請求項１０】 前記量子波干渉層が、チャネル領域に
形成され、 該トランジスタが電界効果トランジスタであることを特
徴とする、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載
のトランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35804999A JP3466526B2 (ja) | 1998-12-16 | 1999-12-16 | 量子波干渉層を有するトランジスタ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-357429 | 1998-12-16 | ||
| JP35742998 | 1998-12-16 | ||
| JP35804999A JP3466526B2 (ja) | 1998-12-16 | 1999-12-16 | 量子波干渉層を有するトランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000236084A JP2000236084A (ja) | 2000-08-29 |
| JP3466526B2 true JP3466526B2 (ja) | 2003-11-10 |
Family
ID=26580602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35804999A Expired - Fee Related JP3466526B2 (ja) | 1998-12-16 | 1999-12-16 | 量子波干渉層を有するトランジスタ |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3466526B2 (ja) |
-
1999
- 1999-12-16 JP JP35804999A patent/JP3466526B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｋｏｔａｒｏ Ｔｓｕｂａｋｉ， Ｔａｋａｓｈｉ Ｈｏｎｄａ， Ｈｉｓａｏ Ｓａｉｔｏ， Ｔａｋａｓｈｉ Ｆｕｋｕｉ，"Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｗａｖｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｌａｙｅｒ ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓ"，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９９１年 １月２８日，Ｖｏｌ． ５８， Ｎｏ． ４，ｐｐ． ３７６−３７８ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000236084A (ja) | 2000-08-29 |
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