JP4871150B2 - Method for manufacturing vertical resonant tunneling device having annular structure, vertical resonant tunneling device, and magnetic detection device - Google Patents

Method for manufacturing vertical resonant tunneling device having annular structure, vertical resonant tunneling device, and magnetic detection device Download PDF

Info

Publication number
JP4871150B2
JP4871150B2 JP2007008351A JP2007008351A JP4871150B2 JP 4871150 B2 JP4871150 B2 JP 4871150B2 JP 2007008351 A JP2007008351 A JP 2007008351A JP 2007008351 A JP2007008351 A JP 2007008351A JP 4871150 B2 JP4871150 B2 JP 4871150B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resonant tunneling
vertical resonant
barrier layer
tunneling device
source electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007008351A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008177291A (en
Inventor
真一 天羽
剛司 羽田野
清悟 樽茶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
National Institute of Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Agency
National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Agency, National Institute of Japan Science and Technology Agency filed Critical Japan Science and Technology Agency
Priority to JP2007008351A priority Critical patent/JP4871150B2/en
Publication of JP2008177291A publication Critical patent/JP2008177291A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4871150B2 publication Critical patent/JP4871150B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、電子の干渉効果(アフラノフ・ボーム効果:AB効果)を原理として動作する共鳴トンネル素子等に係り、特に、強磁場下でも高感度な磁場検出ができる縦型共鳴トンネル素子の製造方法及び縦型共鳴トンネル素子並びに磁気検出装置に関する。   The present invention relates to a resonant tunneling element that operates on the principle of an electron interference effect (Afranov-Bohm effect: AB effect), and more particularly to a method of manufacturing a vertical resonant tunneling element capable of highly sensitive magnetic field detection even under a strong magnetic field. And a vertical resonant tunneling element and a magnetic detection device.

例えば特許文献1に記載されている様に、磁気センサとして、ジョセフソン効果を用いたSQUID(超伝導磁束量子干渉計)が知られている。SQUIDは、Nb(ニオブ)等の超伝導体で作ったリングの一部にジョセフソン接合(超伝導の弱い部分)を設けることで構成され、超伝導体が超伝導状態を保つことができる環境のもとで動作する。   For example, as described in Patent Document 1, a SQUID (superconducting magnetic flux quantum interferometer) using the Josephson effect is known as a magnetic sensor. SQUID is composed by providing a Josephson junction (part with weak superconductivity) in a part of a ring made of superconductor such as Nb (niobium), and the superconductor can maintain a superconducting state. Works under.

しかし、SQUIDは、超伝導状態が保たれる環境でしか使用できず、超伝導状態を保つことができない強磁場下では、使用できないという問題がある。また、検出感度を落とすことなく微小化して製造するのが困難であるという問題もある。   However, SQUID can be used only in an environment where the superconducting state is maintained, and there is a problem that it cannot be used under a strong magnetic field where the superconducting state cannot be maintained. In addition, there is a problem that it is difficult to manufacture a microfabricated product without reducing the detection sensitivity.

そこで、例えば特許文献2に記載されている様な、半導体製の縦型共鳴トンネルトランジスタや縦型共鳴トンネルダイオード等の素子が注目され、開発されてきている。特許文献2に記載されている縦型共鳴トランジスタ素子は、二重障壁構造を持つ半導体の上下にソース電極,ドレイン電極を設け、ソース電極側から二重障壁構造の下までエッチングし、外部に露出した二重障壁構造部分の周りにゲート電極を設けて構成される。   Therefore, for example, devices such as vertical resonant tunneling transistors and vertical resonant tunneling diodes made of semiconductor as described in Patent Document 2 have been noticed and developed. The vertical resonant transistor element described in Patent Document 2 is provided with source and drain electrodes on the top and bottom of a semiconductor having a double barrier structure, etched from the source electrode side to the bottom of the double barrier structure, and exposed to the outside. A gate electrode is provided around the double barrier structure.

この構成によれば、二重障壁間に挟まれる空間が円板状となり、この円板状空間に電子が閉じ込められる。しかし、電子が閉じ込められる空間が円板状なため、AB効果に起因する磁場によるエネルギ振動を観測することができない。そこで、非特許文献1に示されている様に、二重障壁部分を貫通する穴を設け、電子閉じ込め空間をリング状にした構造が提案されている。この構造の概略図を図9に示す。   According to this configuration, the space sandwiched between the double barriers becomes a disk shape, and electrons are confined in this disk space. However, since the space in which electrons are confined is disk-shaped, it is impossible to observe energy oscillation due to the magnetic field due to the AB effect. Therefore, as shown in Non-Patent Document 1, a structure in which a hole penetrating the double barrier portion is provided and the electron confinement space is formed in a ring shape has been proposed. A schematic diagram of this structure is shown in FIG.

図9の共鳴トンネル素子1は、中央に穴2が貫通して設けられた半導体3と、この半導体3の上端部に設けられたソース電極4と、円筒状半導体3の下端部に設けられたドレイン電極5とを備える。円筒状半導体3内部には、円筒の軸に対し垂直面となる2つのリング状の障壁6,7(二重障壁)が近接して設けられており、障壁6,7間に量子井戸8が形成される。そして、二重障壁6,7の周りを取り囲むようにゲート電極9が設けられる。   The resonant tunneling device 1 of FIG. 9 is provided with a semiconductor 3 provided with a hole 2 penetrating in the center, a source electrode 4 provided at the upper end of the semiconductor 3, and a lower end of the cylindrical semiconductor 3. And a drain electrode 5. In the cylindrical semiconductor 3, two ring-shaped barriers 6 and 7 (double barriers) that are perpendicular to the axis of the cylinder are provided close to each other, and a quantum well 8 is provided between the barriers 6 and 7. It is formed. A gate electrode 9 is provided so as to surround the double barriers 6 and 7.

図10(a)は電子閉じ込め空間が「円板状」の場合における電子エネルギの磁場依存性を示すグラフであり、図10(b)は電子閉じ込め空間がリング状の場合における電子エネルギの磁場依存性を示すグラフである。これらのグラフは、非特許文献2にも紹介されている。   FIG. 10A is a graph showing the magnetic field dependence of electron energy when the electron confinement space is “disk-shaped”, and FIG. 10B is the magnetic field dependence of electron energy when the electron confinement space is ring-shaped. It is a graph which shows sex. These graphs are also introduced in Non-Patent Document 2.

この図10(a)(b)を比較すると、図10(b)では各黒三角印で示す線が、AB効果によるエネルギ振動を示しており、共鳴トンネル素子1に穴を設け、電子閉じ込め空間をリング状にすれば、エネルギ振動により精度良く磁気検出が可能になることを示している。
When comparing FIGS. 10A and 10B, the lines indicated by the black triangles in FIG. 10B indicate energy oscillation due to the AB effect, and the hole 2 is provided in the resonant tunneling element 1 so as to confine electrons. It is shown that if the space is ring-shaped, magnetic detection can be performed with high accuracy by energy vibration.

特開2006―284518号公報JP 2006-284518 A 特開平8―264807号公報JP-A-8-264807 日本物理学会1999年秋の分科会予稿集26pD―1「微小半導体リング構造のトンネル特性」Physics Society of Japan Autumn 1999 Subcommittee Proceedings 26pD-1 “Tunnel Characteristics of Small Semiconductor Ring Structure” 文献『C.W.J.Beenakker, H.van Houten, and A.A.M.Staring, Influence of Coulomb repultion on the Aharanov−Bohm effect in a quantum dot, Physical Review B44(1991)1657』Document “C. W. J. et al. Beneakker, H.M. van Houten, and A.A. A. M.M. Staring, Inflation of Coulomb replication on the Aharanov-Bohm effect in a quantum dot, Physical Review B44 (1991) 1657 ”.

縦型共鳴トンネル素子を磁気計測に使用する場合、素子を微小化することが望まれている。しかし、共鳴トンネル素子を微小化して製造し、図9の穴を縦方向にエッチングで開けようとしても、エッチングガスは平均自由行程程度しか穴内部に入らないため、深い穴つまり二重障壁を貫通する穴を開けることができなくなってしまう。
When a vertical resonant tunneling element is used for magnetic measurement, it is desired to miniaturize the element. However, even if the resonant tunneling element is manufactured in a small size and the hole 2 in FIG. 9 is to be etched in the vertical direction, the etching gas can enter only about the mean free path. It becomes impossible to make a hole that penetrates.

本発明の目的は、微小化が可能でしかも電子をリング状空間に閉じ込めて強磁場下でも高感度に磁気検出ができる磁気センサとして使用可能な縦型共鳴トンネル素子の製造方法及び縦型共鳴トンネル素子並びに磁気検出装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a vertical resonant tunneling element that can be miniaturized and that can be used as a magnetic sensor capable of confining electrons in a ring-shaped space and performing magnetic detection with high sensitivity even in a strong magnetic field, and a vertical resonant tunneling An object is to provide an element and a magnetic detection device.

本発明の縦型共鳴トンネル素子の製造方法は、ソース電極となる金属膜と導電層からなるドレイン電極との間に変調ドープ構造を持つ柱状半導体を有し、該柱状半導体の前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に前記金属膜と略平行な前記変調ドープ構造で形成された多重障壁層を備え、該柱状半導体の中心軸部分に前記ソース電極側から有底穴が形成された縦型共鳴トンネル素子の製造方法において、前記有底穴を形成するとき該有底穴の底部が前記多重障壁層を貫通しない深さにすることにより生じる空乏層によって該多重障壁層間の電子閉じ込め領域が 実効的にリング状になる深さにしたことを特徴とする。
The method for manufacturing a vertical resonant tunneling element of the present invention includes a columnar semiconductor having a modulation doping structure between a metal film serving as a source electrode and a drain electrode composed of a conductive layer, and the source electrode of the columnar semiconductor and the source electrode A vertical resonance in which a multi-barrier layer formed of the modulation doping structure substantially parallel to the metal film is provided between the drain electrode and a bottomed hole is formed from the source electrode side in the central axis portion of the columnar semiconductor In the method of manufacturing a tunnel element, when the bottomed hole is formed, an electron confinement region between the multiple barrier layers is effectively formed by a depletion layer formed by making a bottom of the bottomed hole not to penetrate the multiple barrier layer. It is characterized by having a ring-like depth.

本発明の縦型共鳴トンネル素子の製造方法は、前記有底穴の前記底部が前記多重障壁層の中間または該多重障壁層の前記ソース電極側近傍まで形成されていることを特徴とする。   The vertical resonant tunnel device manufacturing method of the present invention is characterized in that the bottom of the bottomed hole is formed in the middle of the multi-barrier layer or near the source electrode side of the multi-barrier layer.

本発明の縦型共鳴トンネル素子は、ソース電極となる金属膜と導電層からなるドレイン電極との間に変調ドープ構造を持つ柱状半導体を有し、該柱状半導体の前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に前記金属膜と略平行な前記変調ドープ構造で形成された多重障壁層を備え、該柱状半導体の中心軸部分に前記ソース電極膜側から有底穴が形成された縦型共鳴トンネル素子において、前記有底穴を形成するとき該有底穴の底部が前記多重障壁層を貫通しない深さにすることにより生じる空乏層によって該多重障壁層間の電子閉じ込め領域が実効的にリング状になる深さに形成されたことを特徴とする。
The vertical resonant tunneling element of the present invention includes a columnar semiconductor having a modulation doping structure between a metal film serving as a source electrode and a drain electrode composed of a conductive layer, and the source electrode and the drain electrode of the columnar semiconductor A vertical resonant tunneling element comprising a multi-barrier layer formed with the modulation doping structure substantially parallel to the metal film, and having a bottomed hole formed in the central axis portion of the columnar semiconductor from the source electrode film side In this case, when the bottomed hole is formed, an electron confinement region between the multiple barrier layers is effectively ring-shaped by a depletion layer generated by setting the bottom of the bottomed hole to a depth that does not penetrate the multiple barrier layer. It is formed to a depth.

本発明の縦型共鳴トンネル素子は、前記柱状半導体の外周部に露出する前記多重障壁層の部分を覆うゲート電極を備えることを特徴とする。   The vertical resonant tunneling element of the present invention is characterized by comprising a gate electrode that covers the portion of the multiple barrier layer exposed at the outer peripheral portion of the columnar semiconductor.

本発明の縦型共鳴トンネル素子は、前記多重障壁層が二重障壁層または三重障壁層であることを特徴とする。   The vertical resonant tunnel device of the present invention is characterized in that the multiple barrier layer is a double barrier layer or a triple barrier layer.

本発明の縦型共鳴トンネル素子は、前記リング状の前記電子閉じ込め領域が複数のくびれ部分を有するように該くびれ部分の前記柱状半導体の前記有底穴から外周面までの厚さを薄くしそれ以外の部分の厚さを厚く形成したことを特徴とする。   In the vertical resonant tunneling device of the present invention, the thickness from the bottomed hole of the columnar semiconductor to the outer peripheral surface of the constricted portion is reduced so that the ring-shaped electron confinement region has a plurality of constricted portions. It is characterized in that the thickness of the part other than is formed thick.

本発明の縦型共鳴トンネル素子は、前記複数のくびれ部分が3個の場合には前記有底穴の形状を三角形状にすると共に該三角形状の各頂点対応位置に前記くびれ部分を設けたことを特徴とする。   In the vertical resonant tunnel element of the present invention, when the plurality of constricted portions are three, the shape of the bottomed hole is made triangular, and the constricted portions are provided at positions corresponding to the apexes of the triangular shape. It is characterized by.

本発明の縦型共鳴トンネル素子は、前記複数のくびれ部分が4個の場合には前記有底穴の形状を四角形状にすると共に該四角形状の各頂点対応位置に前記くびれ部分を設けたことを特徴とする。   In the vertical resonant tunneling device of the present invention, when the plurality of constricted portions are four, the shape of the bottomed hole is made into a quadrangular shape, and the constricted portions are provided at positions corresponding to the apexes of the quadrangular shape. It is characterized by.

本発明の縦型共鳴トンネル素子は、前記厚く形成した部分の外周面に露出する前記多重障壁層を覆うゲート電極を該厚く形成した部分毎に分離して設けゲート制御電圧を別々に印加する構成としたことを特徴とする。   The vertical resonant tunneling device of the present invention is configured such that a gate electrode covering the multiple barrier layer exposed on the outer peripheral surface of the thick part is provided separately for each thick part and a gate control voltage is applied separately. It is characterized by that.

本発明の磁気検出装置は、上記のいずれかに記載の縦型共鳴トンネル素子を用いた磁気センサと、該磁気センサの前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に電圧を印加するソース・ドレイン間電圧印加手段と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に流れ前記リング状の電子閉じ込め領域内の電子エネルギの変動に応動するトンネル電流をモニタする磁気計測手段とを備えることを特徴とする。   The magnetic detection device of the present invention includes a magnetic sensor using the vertical resonant tunneling element according to any one of the above, and a source-drain connection that applies a voltage between the source electrode and the drain electrode of the magnetic sensor. It is characterized by comprising voltage applying means and magnetic measuring means for monitoring a tunnel current that flows between the source electrode and the drain electrode and responds to fluctuations in electron energy in the ring-shaped electron confinement region.

本発明の磁気検出装置は、ゲート電極を備える上記記載の縦型共鳴トンネル素子を用いた磁気センサと、該磁気センサの前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に電圧を印加するソース・ドレイン間電圧印加手段と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に流れ前記リング状の電子閉じ込め領域内の電子エネルギの変動に応動するトンネル電流をモニタする磁気計測手段と、前記ゲート電極への印加電圧を調整して検出磁気感度の調整を行うゲート電圧印加手段とを備えることを特徴とする。   The magnetic detection device of the present invention includes a magnetic sensor using the above-described vertical resonant tunneling element including a gate electrode, and a source-drain connection that applies a voltage between the source electrode and the drain electrode of the magnetic sensor. Voltage application means; magnetic measurement means for monitoring a tunnel current that flows between the source electrode and the drain electrode and responds to fluctuations in electron energy in the ring-shaped electron confinement region; and applied voltage to the gate electrode And a gate voltage applying means for adjusting the detected magnetic sensitivity.

本発明によれば、穴が多重障壁部を貫通しなくても、穴の先端部や周辺部に形成される空乏層が多重障壁部を貫通して電子閉じ込め空間をリング状とするため、電子のエネルギ状態が磁場依存性を持ち、精度良く磁気検出を行うことが可能となる。また、ゲート電極を設けることで、電子の閉じ込め領域の大きさを可変制御することができ、検出磁気の感度調整も可能となる。   According to the present invention, even if the hole does not penetrate the multiple barrier portion, the depletion layer formed at the tip or the peripheral portion of the hole penetrates the multiple barrier portion and forms the electron confinement space in a ring shape. This energy state has a magnetic field dependency, and magnetic detection can be performed with high accuracy. Further, by providing the gate electrode, the size of the electron confinement region can be variably controlled, and the sensitivity of the detected magnetism can be adjusted.

本発明の縦型共鳴トンネル素子は計測する磁場と平行にソース電極からドレイン電極に電流が流れる構造のため、強磁場下でも動作し、また、半導体微細加工技術を適用して微小に製造することができる。   The vertical resonant tunneling element of the present invention has a structure in which a current flows from the source electrode to the drain electrode in parallel with the magnetic field to be measured. Can do.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る縦型共鳴トンネルダイオードの構成図である。本実施形態に係る縦型共鳴トンネルダイオード10は、円柱状の半導体11と、円柱状半導体11の上端部に設けられたソース電極12と、半導体11の下端部に設けられたドレイン電極13とを備える。尚、図示する例の半導体11は直状の円柱形としているが、メサ型としても良い。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a vertical resonant tunneling diode according to a first embodiment of the present invention. The vertical resonant tunneling diode 10 according to this embodiment includes a columnar semiconductor 11, a source electrode 12 provided at the upper end of the columnar semiconductor 11, and a drain electrode 13 provided at the lower end of the semiconductor 11. Prepare. In addition, although the semiconductor 11 in the illustrated example is a straight cylindrical shape, it may be a mesa shape.

半導体11内部には、円柱の軸に対し垂直面となる2つの変調ドープ障壁層14,15(二重障壁)が近接して設けられており、障壁14,15間に量子井戸(電子閉じ込め空間)16が形成される様になっている。そして、円柱状の半導体11には、ソース電極12側からドレイン電極13側に向かって穴17が形成されているが、この穴17は、図示する例では、上側(ソース電極側)の障壁層14は貫通しているが、下側の障壁層15まで達していない。   Inside the semiconductor 11, two modulation doped barrier layers 14 and 15 (double barriers) that are perpendicular to the axis of the cylinder are provided close to each other, and a quantum well (electron confinement space) is provided between the barriers 14 and 15. ) 16 is formed. A hole 17 is formed in the columnar semiconductor 11 from the source electrode 12 side to the drain electrode 13 side. In the illustrated example, the hole 17 is an upper barrier layer (source electrode side) barrier layer. 14 penetrates but does not reach the lower barrier layer 15.

斯かる縦型共鳴トンネルダイオード10は、変調ドープ障壁層14,15が形成された板状の半導体の上端面にリング状のソース電極12あるいは電子が溜まらない程度に十分に細いラインを有するリング状金属線を蒸着等で積層し、これをマスクとして、半導体をソース電極12側からエッチングすることで製造できる。   Such a vertical resonant tunneling diode 10 has a ring shape having a ring-shaped source electrode 12 or a sufficiently thin line so that electrons do not accumulate on the upper end surface of the plate-shaped semiconductor on which the modulation doped barrier layers 14 and 15 are formed. It can be manufactured by laminating metal wires by vapor deposition or the like and using this as a mask to etch the semiconductor from the source electrode 12 side.

このエッチング時に、円柱状半導体11の外側はエッチングで二重障壁14,15の下側までエッチングされるが、円柱状半導体11の内側は、穴17の径が例えば0.086μm程度と微細なため、浅い位置までしかエッチングされない。つまり、物理的には下側の障壁層15にまで穴17の底部は達しない。   At the time of this etching, the outside of the cylindrical semiconductor 11 is etched to the lower side of the double barriers 14 and 15, but the inside of the cylindrical semiconductor 11 is because the diameter of the hole 17 is as fine as about 0.086 μm, for example. It is etched only to a shallow position. That is, the bottom of the hole 17 does not physically reach the lower barrier layer 15.

しかし、ソース電極となる導電層がエッチングされると、実効的にポテンシャルが上がって電子が供給され難い状態になり、有底の穴17が形成された時点で、穴17の周囲や先端部に形成される空乏層が下側の障壁層15を貫通し或いはその近傍まで延び、物理現象的に電子閉じ込め空間が実効的にリング状になる。この現象を利用することで、微小な縦型共鳴トンネル素子の製造が容易となる。   However, when the conductive layer serving as the source electrode is etched, the potential is effectively increased and it becomes difficult to supply electrons, and when the bottomed hole 17 is formed, the hole 17 is formed around and at the tip. The formed depletion layer penetrates the lower barrier layer 15 or extends to the vicinity thereof, and the electron confinement space is effectively ring-shaped in terms of physical phenomenon. By utilizing this phenomenon, it becomes easy to manufacture a minute vertical resonant tunneling element.

即ち、穴17による空乏層の広がりを考慮して素子の設計を行うことで、二重障壁14,15の深さを、穴17が物理的に貫通する浅い位置よりも深い位置に形成することが可能となる。   That is, by designing the element in consideration of the spread of the depletion layer due to the hole 17, the double barriers 14 and 15 are formed deeper than the shallow position where the hole 17 physically penetrates. Is possible.

尚、上述した実施形態では、穴17をその先端が障壁層14を貫通し障壁層15に達しない深さに形成したが、障壁層14も貫通せずにその直上まで形成した場合でも、空乏層が障壁層14,15を貫通方向に延びて電子閉じ込め空間が実効的にリング状になるのであれば問題はない。   In the above-described embodiment, the hole 17 is formed at a depth such that the tip of the hole 17 penetrates the barrier layer 14 and does not reach the barrier layer 15. However, even when the hole 17 is formed so as not to penetrate the barrier layer 14. There is no problem as long as the layer extends through the barrier layers 14 and 15 in the penetrating direction and the electron confinement space is effectively ring-shaped.

斯かる構成の縦型共鳴トンネルダイオード10では、二重障壁14,15間に形成された量子井戸16がリング状となり、このリング状空間内に閉じ込められた電子のエネルギを計測することで、SQUIDと同程度の感度で磁気検出を行うことが可能となる。   In the vertical resonant tunneling diode 10 having such a configuration, the quantum well 16 formed between the double barriers 14 and 15 has a ring shape, and the energy of the electrons confined in the ring space is measured to thereby obtain the SQUID. It is possible to perform magnetic detection with the same degree of sensitivity.

上述した図10(a)(b)を比較すると、図10(b)では各黒三角印で示す線が、AB効果によるエネルギ振動を示している。このエネルギ振動は、図2に示す縦型共鳴トンネルダイオード10のソース・ドレイン間電圧とソース・ドレイン間電流との関係から分かる。   Comparing the above-described FIGS. 10A and 10B, in FIG. 10B, the lines indicated by the black triangles indicate the energy vibration due to the AB effect. This energy oscillation can be understood from the relationship between the source-drain voltage and the source-drain current of the vertical resonant tunneling diode 10 shown in FIG.

図2によれば、ソース・ドレイン間電圧を上げて行ったとき、ソース・ドレイン間電流(トンネル電流)が、磁場に応じたピーク位置すなわち電子エネルギ状態のピーク位置を持つ。このため、磁場測定環境化でこの共鳴トンネルダイオード1のソース・ドレイン間電圧を高速スイープ制御することで、高速に磁気測定が可能となる。   According to FIG. 2, when the source-drain voltage is increased, the source-drain current (tunnel current) has a peak position corresponding to the magnetic field, that is, a peak position of the electron energy state. For this reason, high-speed sweep control is performed on the source-drain voltage of the resonant tunneling diode 1 in a magnetic field measurement environment, so that high-speed magnetic measurement is possible.

従って、この縦型共鳴トンネルダイオード10を磁気センサとして磁気検出装置を構成する場合、縦型共鳴トンネルダイオード10のソース・ドレイン間電圧をスイープ制御する電圧印加手段と、この電圧制御時にソース・ドレイン間に流れるトンネル電流をモニタする磁気計測手段とを設ければ良い。   Therefore, in the case of configuring a magnetic detection device using the vertical resonant tunneling diode 10 as a magnetic sensor, voltage applying means for sweep-controlling the source-drain voltage of the vertical resonant tunneling diode 10 and between the source and drain at the time of this voltage control Magnetic measuring means for monitoring the tunneling current flowing through the substrate may be provided.

半導体製のトンネルダイオードは強磁場下でも電流が流れるため、強磁場下における磁気検出が可能であり、更に、半導体装置の微細化技術を応用できるため、ダイオード10の微小化も容易となる。   Since a semiconductor tunnel diode allows a current to flow even under a strong magnetic field, magnetic detection under a strong magnetic field is possible, and further, miniaturization technology of a semiconductor device can be applied, so that the diode 10 can be easily miniaturized.

(第2実施形態)
図3は、本発明の第2実施形態に係る縦型共鳴トンネルトランジスタの構成図である。本実施形態の縦型共鳴トンネルトランジスタ20は、基本構造は第1実施形態の縦型共鳴トンネルダイオード10と同じであるため、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a configuration diagram of a vertical resonant tunneling transistor according to the second embodiment of the present invention. Since the basic structure of the vertical resonant tunneling transistor 20 of this embodiment is the same as that of the vertical resonant tunneling diode 10 of the first embodiment, the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施形態の縦型共鳴トンネルトランジスタ20は、図1の縦型共鳴トンネルダイオード10の構成に加え、ゲート電極18を設けた点が異なる。図示する例のゲート電極18は、ドレイン電極13の上に電気的に分離して設けられると共に、このゲート電極18の中央を、半導体11の外周を包むように且つ変調ドープ二重障壁14,15を覆う位置まで円筒状に立ち上げてある。   The vertical resonant tunneling transistor 20 of the present embodiment is different from the vertical resonant tunneling diode 10 of FIG. 1 in that a gate electrode 18 is provided. The gate electrode 18 in the illustrated example is provided on the drain electrode 13 so as to be electrically separated, and the center of the gate electrode 18 is surrounded by the outer periphery of the semiconductor 11 and the modulation-doped double barriers 14 and 15 are provided. It is raised in a cylindrical shape up to the covering position.

本実施形態の縦型共鳴トンネルトランジスタ20は、障壁14,15間に空乏層によって実効的にリング状に形成される量子井戸16の電子存在領域を、ゲート電極18に所要の電圧を印加することで変えることができ、磁気検出感度を調整することが可能となる。   In the vertical resonant tunneling transistor 20 of this embodiment, a required voltage is applied to the gate electrode 18 in the electron existence region of the quantum well 16 that is effectively formed in a ring shape by the depletion layer between the barriers 14 and 15. The magnetic detection sensitivity can be adjusted.

このゲート電圧印加時にゲート電圧を振ると、ソース・ドレイン間電圧を振る場合と同様に、電子一個加えるのに必要なエネルギを補償したときだけ電流が流れる「クーロン振動」という現象が起き、このクーロン振動の間隔は、古典的なクーロン斥力に加えて、電子エネルギを反映するため、精度の良い磁場測定が可能となる。   When the gate voltage is changed when this gate voltage is applied, a phenomenon called “Coulomb oscillation” occurs in which current flows only when the energy required to add one electron is compensated, as in the case of changing the source-drain voltage. Since the vibration interval reflects the electron energy in addition to the classic Coulomb repulsive force, accurate magnetic field measurement is possible.

従って、縦型共鳴トンネルトランジスタ20を磁気センサとして磁気検出装置を構成する場合、第1実施形態の磁気検出装置の構成に加え、ゲート電極18に印加する電圧を制御する検出感度調整手段を設ける。あるいは、ゲート電極18に印加するゲート電圧を振る電圧印加手段を設ける。   Therefore, when the magnetic detection device is configured using the vertical resonant tunneling transistor 20 as a magnetic sensor, detection sensitivity adjustment means for controlling the voltage applied to the gate electrode 18 is provided in addition to the configuration of the magnetic detection device of the first embodiment. Alternatively, a voltage applying unit that swings the gate voltage applied to the gate electrode 18 is provided.

(第3実施形態)
図4は、本発明の第3実施形態に係る縦型共鳴トンネルダイオードの構成図である。本実施形態に係る縦型共鳴トンネルダイオード30の基本構造は、図1に示す第1実施形態の縦型共鳴トンネルダイオード10と同じであるため、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a configuration diagram of a vertical resonant tunneling diode according to the third embodiment of the present invention. The basic structure of the vertical resonant tunneling diode 30 according to this embodiment is the same as that of the vertical resonant tunneling diode 10 of the first embodiment shown in FIG. Omitted.

第1実施形態の縦型共鳴トンネルダイオード10が変調ドープ二重障壁14,15を備えるのに対し、本実施形態の縦型共鳴トンネルダイオード30は、変調ドープ三重障壁14,15,19を備える点が異なる。三重障壁とすることで、障壁14,15間に形成される量子井戸16と、障壁16,19間に形成される量子井戸21の二重量子井戸構造となる。   The vertical resonant tunneling diode 10 of the first embodiment includes the modulation-doped double barriers 14 and 15, whereas the vertical resonant tunneling diode 30 of the present embodiment includes the modulation-doped triple barriers 14, 15, and 19. Is different. By forming a triple barrier, a double quantum well structure of a quantum well 16 formed between the barriers 14 and 15 and a quantum well 21 formed between the barriers 16 and 19 is obtained.

勿論、障壁層15の下に設ける障壁層19は、穴17の先端部に形成される空乏層が延びる位置に設けられ、量子井戸21が実効的にリング状になる位置に設けられる。   Of course, the barrier layer 19 provided under the barrier layer 15 is provided at a position where a depletion layer formed at the tip of the hole 17 extends, and is provided at a position where the quantum well 21 is effectively ring-shaped.

図5は、三重障壁構造の縦型共鳴トンネルダイオード30におけるソース・ドレイン間電圧とソース・ドレイン間電流(トンネル電流)の関係を示すグラフである。本実施形態では、図2に比較して、電子エネルギ状態に応じて期待される電流増大特性が大きくなっており、2つの量子井戸の夫々の量子準位が合ったときに生じる電流増大を測定することで、精度良く磁場を感知することができる。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the source-drain voltage and the source-drain current (tunnel current) in the vertical resonant tunneling diode 30 having a triple barrier structure. In this embodiment, compared with FIG. 2, the current increase characteristic expected according to the electron energy state is larger, and the current increase that occurs when the quantum levels of the two quantum wells are measured is measured. By doing so, the magnetic field can be accurately detected.

本実施形態では、二重の量子井戸構造を用いることで、温度やノイズ等による電子の揺らぎを除くことができ、且つ電子間のクーロンエネルギを考慮する必要がないため、より精度良く磁場を検出することが可能となる。   In this embodiment, by using a double quantum well structure, fluctuations in electrons due to temperature, noise, etc. can be eliminated, and it is not necessary to consider the Coulomb energy between electrons, so the magnetic field can be detected with higher accuracy. It becomes possible to do.

(第4実施形態)
図6は、本発明の第4実施形態に係る縦型共鳴トンネルトランジスタの構成図である。本実施形態に係る縦型共鳴トンネルトランジスタ40は、図4に示す第3実施形態の縦型共鳴トンネルダイオード30に、図3で説明したゲート電極18を付加した構成になっており、図3,図4と同一構成部材には同一符号を付してその説明は省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a configuration diagram of a vertical resonant tunneling transistor according to the fourth embodiment of the present invention. The vertical resonant tunneling transistor 40 according to this embodiment is configured by adding the gate electrode 18 described in FIG. 3 to the vertical resonant tunneling diode 30 of the third embodiment shown in FIG. The same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

本実施形態では、三重障壁14,15,19部分の外周部にゲート電極18を配したため、このゲート電極18により、リング状の電子閉じ込め領域の大きさを変えることができ、磁気検出感度を調節することが可能となる。また、同時に、単一電子状態を実現でき、電子間のクーロンエネルギを考える必要のない状態を容易に実現することができる。   In the present embodiment, since the gate electrode 18 is disposed on the outer peripheral portion of the triple barriers 14, 15, and 19, the size of the ring-shaped electron confinement region can be changed by this gate electrode 18, and the magnetic detection sensitivity is adjusted. It becomes possible to do. At the same time, a single electronic state can be realized, and a state that does not require consideration of Coulomb energy between electrons can be easily realized.

(第5実施形態)
図7は、本発明の第5実施形態に係る縦型三重量子ドット共鳴トンネル素子の構成図である。本実施形態の縦型三重量子ドット共鳴トンネル素子50は、底部に導電層(ドレイン電極層)51を、中間部に変調ドープ二重障壁層52,53を形成した板状の半導体54をエッチングすることで形成される。
(Fifth embodiment)
FIG. 7 is a configuration diagram of a vertical triple quantum dot resonant tunneling device according to the fifth embodiment of the present invention. In the vertical triple quantum dot resonant tunneling device 50 of this embodiment, a plate-like semiconductor 54 in which a conductive layer (drain electrode layer) 51 is formed at the bottom and modulation doped double barrier layers 52 and 53 are formed at the middle is etched. Is formed.

中央部に柱状に形成された本体部55は、その中心部に穴56がエッチングによって開けられている。この場合も上述した実施形態と同様に、穴56は二重障壁層52,53を共に貫通して設けられる必要はなく、穴56の先端部が二重障壁層52,53に近接する位置まで設けられ、二重障壁層52,53間の量子井戸が空乏層により実効的にリング状になれば良い。勿論、穴56が二重障壁層52,53を貫通する様に形成できるのであれば、貫通して設けても良いことは言うまでもない。   The body portion 55 formed in a columnar shape at the center has a hole 56 formed by etching at the center. In this case as well, as in the above-described embodiment, the hole 56 does not need to be provided through both the double barrier layers 52 and 53, and the tip of the hole 56 is close to the double barrier layers 52 and 53. It is sufficient if the quantum well between the double barrier layers 52 and 53 is effectively ring-shaped by the depletion layer. Of course, if the hole 56 can be formed so as to penetrate the double barrier layers 52 and 53, it is needless to say that the hole 56 may be provided.

本体部55の上部には、エッチングするときのマスクを兼用したソース電極膜57が設けられている。このソース電極膜57には、穴56を形成するための正三角形の穴57aが設けられている。そして、正三角形の穴57aの各辺に対向する場所の本体部55の厚さが厚く膨出形成される様に、また、正三角形の各頂点に対向する場所の本体部55の厚さが薄くくびれる様に、マスク57の形状が設計される。   A source electrode film 57 that also serves as a mask for etching is provided on the main body 55. The source electrode film 57 is provided with a regular triangular hole 57 a for forming the hole 56. Then, the thickness of the main body portion 55 at the location facing each side of the hole 57a of the equilateral triangle is formed to be thick and the thickness of the main body portion 55 at the location facing each vertex of the equilateral triangle is increased. The shape of the mask 57 is designed so as to be thinned.

更に、正三角形の各頂点位置から夫々放射状に線状部57b,57c,57dが延び、これにより、各線状部57b,57c,57dの下に半導体壁部58a,58b,58cがエッチングにより形成され、本体部55の外周面は、壁部58a,58b,58cによって3分割される。3分割された本体部55の外周面には、二重障壁層52,53を覆う様に、夫々、相互に分離されたゲート電極膜59a(G1),59b(G2),59c(G3:図示せず)が設けられる。   Further, linear portions 57b, 57c, 57d extend radially from the respective vertex positions of the equilateral triangle, whereby semiconductor wall portions 58a, 58b, 58c are formed by etching under the respective linear portions 57b, 57c, 57d. The outer peripheral surface of the main body 55 is divided into three by walls 58a, 58b, and 58c. Gate electrode films 59a (G1), 59b (G2), and 59c (G3: FIG. 3) are separated from each other on the outer peripheral surface of the three-divided main body 55 so as to cover the double barrier layers 52 and 53, respectively. Not shown).

斯かる構成の素子でも、穴56に平行に入る磁場の測定を第1〜第4実施形態の素子と同様に行うことができる。しかも、本実施形態の場合には、二重障壁層52,53間に形成される量子井戸(電子閉じ込め領域)が上記実施形態と同様にリング形状になる他、このリング形状が、上記正三角形の頂点対向位置でくびれ、正三角形の辺対向位置で膨出する形状となるため、閉じ込められた電子は、リング形状の3つの膨出部に3分割され、各々が量子ドットとして振る舞うことになる。   Even with the element having such a configuration, the measurement of the magnetic field entering parallel to the hole 56 can be performed in the same manner as the elements of the first to fourth embodiments. In addition, in the case of the present embodiment, the quantum well (electron confinement region) formed between the double barrier layers 52 and 53 has a ring shape as in the above embodiment, and this ring shape is the regular triangle. The constricted electrons are divided into three ring-shaped bulges, and each behaves as a quantum dot. .

このとき、3つのゲートG1,G2,G3に印加する電圧を、独立に制御することで、3つの電子量子ドットの夫々のエネルギを変調することができ、精度の高い磁場測定が可能となる。   At this time, by independently controlling the voltages applied to the three gates G1, G2, and G3, the energy of each of the three electron quantum dots can be modulated, and high-precision magnetic field measurement is possible.

尚、二重量子ドットに関連する従来の文献として、T.Hatano et alの“Single−Electron Delocalization In Hybrid Vertical Lateral Double Quantum Dots”8 July 2005 VOL.309 SCIENCE www.sciencemag.orgがあるが、この従来技術の素子は、上述した実施形態における「穴」に類するものは有していない。   As a conventional document related to the double quantum dot, T.W. Hatano et al., “Single-Electron Delocalization In Hybrid Vertical Double Quantum Dots”, 8 July 2005 VOL. 309 SCIENCE www. sciencemag. However, this prior art element does not have anything similar to the “hole” in the above-described embodiment.

(第6実施形態)
図8は、本発明の第6実施形態に係る縦型四重量子ドット共鳴トンネル素子60の構成図である。本実施形態は、図7に示す縦型三重量子ドット共鳴トンネル素子の考えを四重の構成にした点が異なり、他の点は同じである。つまり、本実施形態では、リング形状の電子閉じ込め領域を4つのくびれ部分でくびれさせると共に、4つの膨出部に電子を閉じ込める構成にしている。
(Sixth embodiment)
FIG. 8 is a configuration diagram of a vertical quadrupole dot resonant tunneling element 60 according to the sixth embodiment of the present invention. This embodiment is different in that the idea of the vertical triple quantum dot resonant tunneling element shown in FIG. 7 is a quadruple configuration, and the other points are the same. That is, in the present embodiment, the ring-shaped electron confinement region is constricted at the four constricted portions, and the electrons are confined at the four bulged portions.

このため、穴62を形成するマスク電極(ソース電極膜)61の中心に正方形の穴61aを設け、また、正方形の各辺対向位置の本体部65の厚さが厚くなるように、正方形の各頂点対向位置の本体部65の厚さが薄くなるようになっている。   For this reason, a square hole 61a is provided at the center of the mask electrode (source electrode film) 61 for forming the hole 62, and each of the squares is formed so that the thickness of the main body 65 at each side of the square is increased. The thickness of the main body portion 65 at the vertex facing position is reduced.

この構成でも、上述した各実施形態と同様に、精度の高い磁場測定が可能となる。尚、第5,第6実施形態では、二重障壁層を設けた例しか説明していないが、三重障壁層を設けることが可能であることはいうまでもない。   Even with this configuration, magnetic field measurement with high accuracy is possible as in the above-described embodiments. In addition, although only the example which provided the double barrier layer was demonstrated in 5th, 6th embodiment, it cannot be overemphasized that a triple barrier layer can be provided.

本発明に係る縦型共鳴トンネル素子の製造方法は、実際に多重障壁層を穴が貫通して電子閉じ込め領域をリング状にするのではなく、有底の穴を形成したことにより生じる空乏層によって実効的に電子閉じ込め領域をリング形状とするため、素子の設計が容易となり、素子の微小化を図ることが可能となる。このため、本発明に係る縦型共鳴トンネル素子は、半導体微細加工技術を用いて製造でき量産可能なため低コストで製造でき、しかも、高空間分解能であるため磁気センサとして有用である。   The method for manufacturing a vertical resonant tunneling device according to the present invention is based on a depletion layer formed by forming a bottomed hole, rather than actually forming a hole in the electron confinement region by penetrating the multiple barrier layer. Since the electron confinement region is effectively ring-shaped, the device design is facilitated and the device can be miniaturized. For this reason, the vertical resonant tunneling element according to the present invention can be manufactured by using a semiconductor microfabrication technique and can be mass-produced, so that it can be manufactured at a low cost. Further, since it has a high spatial resolution, it is useful as a magnetic sensor.

本発明の第1実施形態に係る縦型共鳴トンネルダイオードの構成図である。1 is a configuration diagram of a vertical resonant tunneling diode according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態の縦型共鳴トンネルダイオードの電流増大特性図である。It is a current increase characteristic view of the vertical resonant tunnel diode of the first embodiment. 本発明の第2実施形態に係る縦型共鳴トンネルトランジスタの構成図である。It is a block diagram of the vertical resonance tunnel transistor which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る縦型共鳴トンネルダイオードの構成図である。It is a block diagram of the vertical resonance tunnel diode which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 第3実施形態の縦型共鳴トンネルダイオードの電流増大特性図である。It is a current increase characteristic view of the vertical resonant tunneling diode of the third embodiment. 本発明の第4実施形態に係る縦型共鳴トンネルトランジスタの構成図である。It is a block diagram of the vertical resonance tunnel transistor which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係る縦型三重量子ドット共鳴トンネル素子の構成図である。It is a block diagram of the vertical triple quantum dot resonant tunnel element which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態に係る縦型四重量子ドット共鳴トンネル素子の構成図である。It is a block diagram of the vertical quadrupole dot resonance tunnel element which concerns on 6th Embodiment of this invention. 従来の縦型共鳴トンネルトランジスタの構成図である。It is a block diagram of the conventional vertical resonance tunnel transistor. 電子閉じ込め領域が円板状である場合(a)とリング状である場合(b)の電子エネルギの磁場依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the magnetic field dependence of the electron energy when the electron confinement area | region is disk shape (a) and it is a ring shape (b).

符号の説明Explanation of symbols

10,30 縦型共鳴トンネルダイオード
12,57,61 ソース電極
13 ドレイン電極
14,15,19,52,53 変調ドープ障壁層
16,21 量子井戸(電子閉じ込め層)
17,56,62 穴
18 ゲート電極
20,40 縦型共鳴トンネルトランジスタ
50,60 縦型多重量子ドット共鳴トンネル素子
10, 30 Vertical resonant tunneling diode 12, 57, 61 Source electrode 13 Drain electrode 14, 15, 19, 52, 53 Modulation doped barrier layer 16, 21 Quantum well (electron confinement layer)
17, 56, 62 Hole 18 Gate electrode 20, 40 Vertical resonant tunneling transistor 50, 60 Vertical multiple quantum dot resonant tunneling device

Claims (12)

ソース電極となる金属膜と導電層からなるドレイン電極との間に変調ドープ構造を持つ柱状半導体を有し、該柱状半導体の前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に前記金属膜と略平行な前記変調ドープ構造で形成された多重障壁層を備え、該柱状半導体の中心軸部分に前記ソース電極側から有底穴が形成された縦型共鳴トンネル素子の製造方法において、前記有底穴を形成するとき該有底穴の底部が前記多重障壁層を貫通しない深さにすることにより生じる空乏層によって該多重障壁層間の電子閉じ込め領域が実効的にリング状になる深さにしたことを特徴とする縦型共鳴トンネル素子の製造方法。 A columnar semiconductor having a modulation-doped structure is provided between a metal film serving as a source electrode and a drain electrode composed of a conductive layer, and is substantially parallel to the metal film between the source electrode and the drain electrode of the columnar semiconductor. The bottomed hole is formed in a method of manufacturing a vertical resonant tunneling device comprising a multi-barrier layer formed with the modulation-doped structure, wherein a bottomed hole is formed from the source electrode side in a central axis portion of the columnar semiconductor The bottom of the bottomed hole has a depth that does not penetrate the multi-barrier layer, so that the electron confinement region between the multi-barrier layers is effectively ring-shaped by a depletion layer. A method for manufacturing a vertical resonant tunneling device. 前記有底穴の前記底部が前記多重障壁層の中間または該多重障壁層の前記ソース電極側近傍まで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の縦型共鳴トンネル素子の製造方法。   2. The method of manufacturing a vertical resonant tunneling device according to claim 1, wherein the bottom portion of the bottomed hole is formed in the middle of the multiple barrier layer or near the source electrode side of the multiple barrier layer. ソース電極となる金属膜と導電層からなるドレイン電極との間に変調ドープ構造を持つ柱状半導体を有し、該柱状半導体の前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に前記金属膜と略平行な前記変調ドープ構造で形成された多重障壁層を備え、該柱状半導体の中心軸部分に前記ソース電極膜側から有底穴が形成された縦型共鳴トンネル素子において、前記有底穴を形成するとき該有底穴の底部が前記多重障壁層を貫通しない深さにすることにより生じる空乏層によって該多重障壁層間の電子閉じ込め領域が実効的にリング状になる深さに形成されたことを特徴とする縦型共鳴トンネル素子。 A columnar semiconductor having a modulation-doped structure is provided between a metal film serving as a source electrode and a drain electrode composed of a conductive layer, and is substantially parallel to the metal film between the source electrode and the drain electrode of the columnar semiconductor. When forming the bottomed hole in a vertical resonant tunneling device comprising a multi-barrier layer formed with the modulation-doped structure and having a bottomed hole formed in the central axis portion of the columnar semiconductor from the source electrode film side The electron confinement region between the multiple barrier layers is effectively formed in a ring-like depth by a depletion layer formed by making the bottom of the bottomed hole not penetrate the multiple barrier layer. Vertical resonant tunneling device. 前記柱状半導体の外周部に露出する前記多重障壁層の部分を覆うゲート電極を備えることを特徴とする請求項3に記載の縦型共鳴トンネル素子。   The vertical resonant tunneling device according to claim 3, further comprising a gate electrode that covers a portion of the multiple barrier layer exposed at an outer peripheral portion of the columnar semiconductor. 前記多重障壁層が二重障壁層または三重障壁層であることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の縦型共鳴トンネル素子。   5. The vertical resonant tunneling device according to claim 3, wherein the multiple barrier layer is a double barrier layer or a triple barrier layer. 前記リング状の前記電子閉じ込め領域が複数のくびれ部分を有するように該くびれ部分の前記柱状半導体の前記有底穴から外周面までの厚さを薄くしそれ以外の部分の厚さを厚く形成したことを特徴とする請求項3乃至請求項5のいずれかに記載の縦型共鳴トンネル素子。   The ring-shaped electron confinement region has a plurality of constricted portions, and the thickness of the constricted portion from the bottomed hole of the columnar semiconductor to the outer peripheral surface is reduced and the thickness of the other portions is increased. The vertical resonant tunneling device according to claim 3, wherein the vertical resonant tunneling device is provided. 前記有底穴が多角形形状であることを特徴とする請求項6に記載の縦型共鳴トンネル素子。   The vertical resonant tunneling device according to claim 6, wherein the bottomed hole has a polygonal shape. 前記複数のくびれ部分が3個の場合には前記有底穴の形状を三角形状にすると共に該三角形状の各頂点対応位置に前記くびれ部分を設けたことを特徴とする請求項7に記載の縦型共鳴トンネル素子。   The shape of the bottomed hole is triangular when the plurality of constricted portions are three, and the constricted portions are provided at positions corresponding to the vertices of the triangle. Vertical resonant tunneling device. 前記複数のくびれ部分が4個の場合には前記有底穴の形状を四角形状にすると共に該四角形状の各頂点対応位置に前記くびれ部分を設けたことを特徴とする請求項7に記載の縦型共鳴トンネル素子。   8. The neck according to claim 7, wherein when the plurality of constricted portions are four, the bottomed hole has a quadrangular shape and the constricted portions are provided at positions corresponding to the apexes of the quadrangular shape. Vertical resonant tunneling device. 前記厚く形成した部分の外周面に露出する前記多重障壁層を覆うゲート電極を該厚く形成した部分毎に分離して設けゲート制御電圧を別々に印加する構成としたことを特徴とする請求項6乃至請求項9のいずれかに記載の縦型共鳴トンネル素子。   The gate control voltage is separately applied to each of the thickly formed portions, and a gate control voltage is applied separately. The gate electrode covering the multiple barrier layer exposed on the outer peripheral surface of the thickly formed portion is provided. The vertical resonant tunneling device according to claim 9. 請求項3乃至請求項10のいずれかに記載の縦型共鳴トンネル素子を用いた磁気センサと、該磁気センサの前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に電圧を印加するソース・ドレイン間電圧印加手段と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に流れ前記リング状の電子閉じ込め領域内の電子エネルギの変動に応動するトンネル電流をモニタする磁気計測手段とを備えることを特徴とする磁気検出装置。   A magnetic sensor using the vertical resonant tunnel element according to any one of claims 3 to 10, and a source-drain voltage application for applying a voltage between the source electrode and the drain electrode of the magnetic sensor. And a magnetic measuring means for monitoring a tunnel current that flows between the source electrode and the drain electrode and responds to fluctuations in electron energy in the ring-shaped electron confinement region. . 請求項4または請求項10に記載の縦型共鳴トンネル素子を用いた磁気センサと、該磁気センサの前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に電圧を印加するソース・ドレイン間電圧印加手段と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に流れ前記リング状の電子閉じ込め領域内の電子エネルギの変動に応動するトンネル電流をモニタする磁気計測手段と、前記ゲート電極への印加電圧を調整して検出磁気感度の調整を行うゲート電圧印加手段とを備えることを特徴とする磁気検出装置。   A magnetic sensor using the vertical resonant tunneling element according to claim 4 or 10, and source-drain voltage applying means for applying a voltage between the source electrode and the drain electrode of the magnetic sensor, Magnetic measurement means for monitoring a tunnel current that flows between the source electrode and the drain electrode and responds to fluctuations in electron energy in the ring-shaped electron confinement region, and detects by adjusting a voltage applied to the gate electrode A magnetic detection device comprising: a gate voltage application unit that adjusts magnetic sensitivity.
JP2007008351A 2007-01-17 2007-01-17 Method for manufacturing vertical resonant tunneling device having annular structure, vertical resonant tunneling device, and magnetic detection device Expired - Fee Related JP4871150B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007008351A JP4871150B2 (en) 2007-01-17 2007-01-17 Method for manufacturing vertical resonant tunneling device having annular structure, vertical resonant tunneling device, and magnetic detection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007008351A JP4871150B2 (en) 2007-01-17 2007-01-17 Method for manufacturing vertical resonant tunneling device having annular structure, vertical resonant tunneling device, and magnetic detection device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008177291A JP2008177291A (en) 2008-07-31
JP4871150B2 true JP4871150B2 (en) 2012-02-08

Family

ID=39704112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007008351A Expired - Fee Related JP4871150B2 (en) 2007-01-17 2007-01-17 Method for manufacturing vertical resonant tunneling device having annular structure, vertical resonant tunneling device, and magnetic detection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4871150B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6415956B2 (en) 2014-12-09 2018-10-31 東芝メモリ株式会社 Semiconductor memory device and control method thereof

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3549690B2 (en) * 1996-11-08 2004-08-04 日本電信電話株式会社 Vertical semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008177291A (en) 2008-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190164959A1 (en) On-chip control logic for qubits
US6903429B2 (en) Magnetic sensor integrated with CMOS
JP2001119041A (en) Millimeter-wave/far-infrared photodetector
KR101991566B1 (en) Gas sensor based on two-dimensional heterojunction structure and method of fabricating the same
JP4871150B2 (en) Method for manufacturing vertical resonant tunneling device having annular structure, vertical resonant tunneling device, and magnetic detection device
Schmelz et al. Nearly quantum limited nanoSQUIDs based on cross-type Nb/AlOx/Nb junctions
CN110783450A (en) Magnetic field sensor based on gallium nitride/aluminum gallium nitrogen heterojunction
US9846139B2 (en) Nanowire field-effect sensor including nanowires having network structure and fabrication method thereof
TWI781933B (en) A finfet transistor having a doped subfin structure to reduce channel to substrate leakage
US11815569B2 (en) Magnetic sensor and hall sensor, each using anomalous hall effect, and method for manufacturing hall sensor
WO2015049598A1 (en) Mems pressure sensor with a high electron mobility transistor and a production method thereof
CN110736942B (en) High-sensitivity vertical magnetic field sensor with symmetrical structure
US20060185436A1 (en) Linearity semi-conductive pressure sensor
KR100966007B1 (en) Room Temperature operating Single Electron Device using Carbon Nano Tube and Fabrication Method thereof
US11243185B2 (en) Silicon nanotube sensor and method of manufacture
WO2023284936A1 (en) Semiconductor-superconductor hybrid device including an electrode array
JP4820481B2 (en) Superconducting quantum interference device
JPWO2003049197A1 (en) Solid core spin quantum computing device
Yang et al. Quantum information processing in a silicon-based system
JP4648061B2 (en) Electric field modulation type single electron transistor
Devlikanova et al. The Study of SOI Split-drain Field-effect Hall sensor In Partial Depletion Mode
KR101327788B1 (en) Magnetic field sensor and method of measuring magnetic field using the same
EP4071825A1 (en) Accumulation gate for quantum device
US20230196152A1 (en) Quantum dot based qubit devices with on-chip microcoil arrangements
KR20180060419A (en) Biosensor based on field-effect transistor having multi-dielectric stack and fabrication method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110322

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110513

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111115

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111118

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141125

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees