JP7103027B2 - 化合物半導体装置、化合物半導体装置の製造方法、発電装置及び電源装置 - Google Patents
化合物半導体装置、化合物半導体装置の製造方法、発電装置及び電源装置 Download PDFInfo
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Description
先ず、第1の実施形態について説明する。第1の実施形態は、ナノワイヤを備えた化合物半導体装置に関する。図1は、第1の実施形態に係る化合物半導体装置を示す断面図である。図2は、第1の実施形態に係る化合物半導体装置を示すエネルギーバンド図である。図2(a)は、第1のナノワイヤのエネルギーバンドを示し、図2(b)は、第2のナノワイヤのエネルギーバンドを示す。
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、ナノワイヤを備えた化合物半導体装置に関する。図3は、第2の実施形態に係る化合物半導体装置を示す断面図である。図4は、第2の実施形態に係る化合物半導体装置を示すエネルギーバンド図である。図4(a)は、第1のナノワイヤのエネルギーバンドを示し、図4(b)は、第2のナノワイヤのエネルギーバンドを示す。
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、ナノワイヤを備えた化合物半導体装置に関する。図6は、第3の実施形態に係る化合物半導体装置を示す断面図である。
次に、第4の実施形態について説明する。第4の実施形態は、第2の実施形態に係る化合物半導体装置200を含む発電装置に関する。図8は、第4の実施形態に係る発電装置を示す模式図である。
次に、第5の実施形態について説明する。第5の実施形態は、第4の実施形態に係る発電装置400を含む電源装置に関する。図9は、第5の実施形態に係る電源装置を示す回路図である。
基板と、
前記基板の上方に形成され、第1導電型の第1のナノワイヤセグメントと、前記第1のナノワイヤセグメント上の第2導電型の第2のナノワイヤセグメントと、を有する第1のナノワイヤと、
前記基板の上方に形成され、第1導電型の第3のナノワイヤセグメントと、前記第3のナノワイヤセグメント上の第2導電型の第4のナノワイヤセグメントと、前記第4のナノワイヤセグメント上の第1導電型の第5のナノワイヤセグメントと、を有する第2のナノワイヤと、
前記第1のナノワイヤセグメント及び前記第3のナノワイヤセグメントに電気的に接続された第1の金属電極と、
前記第2のナノワイヤセグメントに電気的に接続された第2の金属電極と、
前記第5のナノワイヤセグメントに電気的に接続された第3の金属電極と、
を有し、
前記第1のナノワイヤセグメントと前記第2のナノワイヤセグメントとがトンネル接合し、
前記第3のナノワイヤセグメントと前記第4のナノワイヤセグメントとがトンネル接合することを特徴とする化合物半導体装置。
(付記2)
前記第1のナノワイヤセグメント及び前記第3のナノワイヤセグメントは同一の材料から構成され、
前記第2のナノワイヤセグメント及び前記第4のナノワイヤセグメントは同一の材料から構成されていることを特徴とする付記1に記載の化合物半導体装置。
(付記3)
前記第1のナノワイヤセグメントと前記第2のナノワイヤセグメントとがバックワードダイオードを構成し、
前記第3のナノワイヤセグメントと前記第4のナノワイヤセグメントとがバックワードダイオードを構成し、
前記第4のナノワイヤセグメントと前記第5のナノワイヤセグメントとが順方向ダイオードを構成することを特徴とする付記1又は2に記載の化合物半導体装置。
(付記4)
前記基板の上方に形成され、第1導電型の第6のナノワイヤセグメントと、前記第6のナノワイヤセグメント上の第2導電型の第7のナノワイヤセグメントと、前記第7のナノワイヤセグメント上の第1導電型の第8のナノワイヤセグメントと、前記第8のナノワイヤセグメント上の第2導電型の第9のナノワイヤセグメントと、前記第9のナノワイヤセグメント上の第1導電型の第10のナノワイヤセグメントと、を有する第3のナノワイヤと、
前記第10のナノワイヤセグメントに接続された第4の金属電極と、
を有することを特徴とする付記1乃至3のいずれか1項に記載の化合物半導体装置。
(付記5)
前記第6のナノワイヤセグメントは、前記第1のナノワイヤセグメント及び前記第3のナノワイヤセグメントと同一の材料から構成され、
前記第7のナノワイヤセグメントは、前記第2のナノワイヤセグメント及び前記第4のナノワイヤセグメントと同一の材料から構成され、
前記第8のナノワイヤセグメントは、前記第5のナノワイヤセグメントと同一の材料から構成され、
前記第9のナノワイヤセグメントのバンドギャップは前記第7のナノワイヤセグメントのバンドギャップと相違し、
前記第10のナノワイヤセグメントのバンドギャップは前記第8のナノワイヤセグメントのバンドギャップと相違することを特徴とする付記4に記載の化合物半導体装置。
(付記6)
付記1乃至5のいずれか1項に記載の化合物半導体装置と、
一方の端子が前記第1の金属電極に接続され、他方の端子が前記第2の金属電極に接続されたアンテナと、
前記第2のナノワイヤに集光するレンズと、
を有することを特徴とする発電装置。
(付記7)
前記基板が前記レンズの平坦面に貼り付けられていることを特徴とする付記6に記載の発電装置。
(付記8)
付記6又は7に記載の発電装置と、
前記第1のナノワイヤを含む第1の電力源に接続された第1のキャパシタと、
前記第2のナノワイヤを含む第2の電力源に接続された第2のキャパシタと、
出力端子の接続先を前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタとの間で切り替えるスイッチと、
を有することを特徴とする電源装置。
(付記9)
基板の上方に、第1導電型の第1のナノワイヤセグメント及び第1導電型の第3のナノワイヤセグメントを互いに離間して成長させる工程と、
前記第1のナノワイヤセグメント上の第2導電型の第2のナノワイヤセグメント及び前記第3のナノワイヤセグメント上の第2導電型の第4のナノワイヤセグメントを成長させる工程と、
前記第4のナノワイヤセグメント上の第1導電型の第5のナノワイヤセグメントを成長させる工程と、
前記第1のナノワイヤセグメント及び前記第3のナノワイヤセグメントに電気的に接続される第1の金属電極を形成する工程と、
前記第2のナノワイヤセグメントに電気的に接続される第2の金属電極を形成する工程と、
前記第5のナノワイヤセグメントに電気的に接続される第3の金属電極を形成する工程と、
を有し、
前記第1のナノワイヤセグメントと前記第2のナノワイヤセグメントとがトンネル接合し、
前記第3のナノワイヤセグメントと前記第4のナノワイヤセグメントとがトンネル接合することを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
(付記10)
前記第1のナノワイヤセグメント及び前記第3のナノワイヤセグメントを同一の材料から構成し、
前記第2のナノワイヤセグメント及び前記第4のナノワイヤセグメントを同一の材料から構成することを特徴とする付記9に記載の化合物半導体装置の製造方法。
101~105、201~206、301~310:ナノワイヤセグメント
121~123、221~223、321~324:金属電極
131、132、231、232、331~333:ナノワイヤ
151、251:基板
400:発電装置
500:電源装置
Claims (8)
- 基板と、
前記基板の上方に形成され、第1導電型の第1のナノワイヤセグメントと、前記第1のナノワイヤセグメント上の第2導電型の第2のナノワイヤセグメントと、を有し、第1発電手段として作用する第1のナノワイヤと、
前記基板の上方に形成され、第1導電型の第3のナノワイヤセグメントと、前記第3のナノワイヤセグメント上の第2導電型の第4のナノワイヤセグメントと、前記第4のナノワイヤセグメント上の第1導電型の第5のナノワイヤセグメントと、を有し、第2発電手段として作用する第2のナノワイヤと、
前記第1のナノワイヤセグメント及び前記第3のナノワイヤセグメントに電気的に接続された第1の金属電極と、
前記第2のナノワイヤセグメントに電気的に接続された第2の金属電極と、
前記第5のナノワイヤセグメントに電気的に接続された第3の金属電極と、
を有し、
前記第1のナノワイヤセグメントと前記第2のナノワイヤセグメントとがトンネル接合し、
前記第3のナノワイヤセグメントと前記第4のナノワイヤセグメントとがトンネル接合することを特徴とする化合物半導体装置。 - 前記第1のナノワイヤセグメント及び前記第3のナノワイヤセグメントは同一の材料から構成され、
前記第2のナノワイヤセグメント及び前記第4のナノワイヤセグメントは同一の材料から構成されていることを特徴とする請求項1に記載の化合物半導体装置。 - 前記第1のナノワイヤセグメントと前記第2のナノワイヤセグメントとがバックワードダイオードを構成し、
前記第3のナノワイヤセグメントと前記第4のナノワイヤセグメントとがバックワードダイオードを構成し、
前記第4のナノワイヤセグメントと前記第5のナノワイヤセグメントとが順方向ダイオードを構成することを特徴とする請求項1又は2に記載の化合物半導体装置。 - 前記基板の上方に形成され、第1導電型の第6のナノワイヤセグメントと、前記第6のナノワイヤセグメント上の第2導電型の第7のナノワイヤセグメントと、前記第7のナノワイヤセグメント上の第1導電型の第8のナノワイヤセグメントと、前記第8のナノワイヤセグメント上の第2導電型の第9のナノワイヤセグメントと、前記第9のナノワイヤセグメント上の第1導電型の第10のナノワイヤセグメントと、を有し、第3発電手段として作用する第3のナノワイヤと、
前記第10のナノワイヤセグメントに接続された第4の金属電極と、
を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の化合物半導体装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の化合物半導体装置と、
一方の端子が前記第1の金属電極に接続され、他方の端子が前記第2の金属電極に接続されたアンテナと、
前記第2のナノワイヤに集光するレンズと、
を有することを特徴とする発電装置。 - 請求項5に記載の発電装置と、
前記第1のナノワイヤを含む第1の電力源に接続された第1のキャパシタと、
前記第2のナノワイヤを含む第2の電力源に接続された第2のキャパシタと、
出力端子の接続先を前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタとの間で切り替えるスイッチと、
を有することを特徴とする電源装置。 - 基板の上方に、第1導電型の第1のナノワイヤセグメント及び第1導電型の第3のナノワイヤセグメントを互いに離間して成長させる工程と、
前記第1のナノワイヤセグメント上の第2導電型の第2のナノワイヤセグメント及び前記第3のナノワイヤセグメント上の第2導電型の第4のナノワイヤセグメントを成長させる工程と、
前記第4のナノワイヤセグメント上の第1導電型の第5のナノワイヤセグメントを成長させる工程と、
前記第1のナノワイヤセグメント及び前記第3のナノワイヤセグメントに電気的に接続される第1の金属電極を形成する工程と、
前記第2のナノワイヤセグメントに電気的に接続される第2の金属電極を形成する工程と、
前記第5のナノワイヤセグメントに電気的に接続される第3の金属電極を形成する工程と、
を有し、
前記第1のナノワイヤセグメントと前記第2のナノワイヤセグメントとがトンネル接合し、
前記第3のナノワイヤセグメントと前記第4のナノワイヤセグメントとがトンネル接合し、
前記第1のナノワイヤセグメント及び前記第2のナノワイヤセグメントを有する第1のナノワイヤが第1発電手段として作用し、
前記第3のナノワイヤセグメント、前記第4のナノワイヤセグメント及び前記第5のナノワイヤセグメントを有する第2のナノワイヤが第2発電手段として作用することを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。 - 前記第1のナノワイヤセグメント及び前記第3のナノワイヤセグメントを同一の材料から構成し、
前記第2のナノワイヤセグメント及び前記第4のナノワイヤセグメントを同一の材料から構成することを特徴とする請求項7に記載の化合物半導体装置の製造方法。
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