JPH02139969A - 結合量子箱列構造半導体 - Google Patents
結合量子箱列構造半導体Info
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- JPH02139969A JPH02139969A JP63293336A JP29333688A JPH02139969A JP H02139969 A JPH02139969 A JP H02139969A JP 63293336 A JP63293336 A JP 63293336A JP 29333688 A JP29333688 A JP 29333688A JP H02139969 A JPH02139969 A JP H02139969A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/15—Structures with periodic or quasi periodic potential variation, e.g. multiple quantum wells, superlattices
- H01L29/158—Structures without potential periodicity in a direction perpendicular to a major surface of the substrate, i.e. vertical direction, e.g. lateral superlattices, lateral surface superlattices [LSS]
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体の内部に人工構造を作り込むことによ
り光学フォノン散乱を抑制した結合量子箱列構造半導体
に関する。
り光学フォノン散乱を抑制した結合量子箱列構造半導体
に関する。
半導体内の電子は、電気伝導に寄与し例えばトランジス
タに利用されている。この電子は結晶内の乱れた部分で
散乱され頻繁に方向を変えている。
タに利用されている。この電子は結晶内の乱れた部分で
散乱され頻繁に方向を変えている。
そのため、電界Ｆを印加した場合にも、電子の流れの速
度Ｖは、時間の推移に対し単純には増大せず、μ×Ｆで
定まる一定の速度で流れる。ここでμは、電子移動度と
呼ばれる物理量であり、散乱の平均時間間隔Ｔに比例す
る。
度Ｖは、時間の推移に対し単純には増大せず、μ×Ｆで
定まる一定の速度で流れる。ここでμは、電子移動度と
呼ばれる物理量であり、散乱の平均時間間隔Ｔに比例す
る。
第４図はｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓヘテロ結合におけ
る電子移動度の温度依存性を示す図であル。コノ第４図
（ＰＨＹＳＩＣＡＬ ＲＢＶＩＥＷ Ｂ ＣＯＮ［］巳
ＮＣＩ：Ｅｌ閘＾ＴＴ［！ＲＶｏｌｕｍｅ３３ Ｔｈ１
ｒｄ ５ｅｒｉｅｓ Ｎｕｍｂｅｒ１２−Ｉ Ｐ８２
９７ ＦＩＧ、５ 参照）に示すように電子移動度μ
は、温度を上げるとどんどん低下し、特に１００°に以
上の温度になるとその低下傾向が著しくなる。
る電子移動度の温度依存性を示す図であル。コノ第４図
（ＰＨＹＳＩＣＡＬ ＲＢＶＩＥＷ Ｂ ＣＯＮ［］巳
ＮＣＩ：Ｅｌ閘＾ＴＴ［！ＲＶｏｌｕｍｅ３３ Ｔｈ１
ｒｄ ５ｅｒｉｅｓ Ｎｕｍｂｅｒ１２−Ｉ Ｐ８２
９７ ＦＩＧ、５ 参照）に示すように電子移動度μ
は、温度を上げるとどんどん低下し、特に１００°に以
上の温度になるとその低下傾向が著しくなる。
すなわち、室温を含め１００°Ｋを越えると、結品格子
を構成する原子群の結晶格子が揺れることによる熱的振
動（フォノン或いは格子振動と呼ぶ）が生じるが、上記
散乱の主たる原因は、この熱的振動の作る格子配列の僅
かな乱れであることが知られている。そして、この熱的
振動により電子移動度が決まっている。
を構成する原子群の結晶格子が揺れることによる熱的振
動（フォノン或いは格子振動と呼ぶ）が生じるが、上記
散乱の主たる原因は、この熱的振動の作る格子配列の僅
かな乱れであることが知られている。そして、この熱的
振動により電子移動度が決まっている。
特に、ＧａＡｓなどの極性半導体では、光学フォノンと
呼ばれる格子振動が散乱を支配しており、ＦＥＴなどの
半導体デバイスの特性を決定している。
呼ばれる格子振動が散乱を支配しており、ＦＥＴなどの
半導体デバイスの特性を決定している。
従来より半導体や金属における電気抵抗の温度依存性は
、電子の格子振動の影響を受けることによるものであり
、半導体において、上記のように電子が格子振動の影響
を受けることは不可避であるとされていた。そこで、こ
の散乱を除くためには、半導体を冷却することが不可欠
であり、冷却により半導体″の温度上昇による特性の低
下を抑制していた。
、電子の格子振動の影響を受けることによるものであり
、半導体において、上記のように電子が格子振動の影響
を受けることは不可避であるとされていた。そこで、こ
の散乱を除くためには、半導体を冷却することが不可欠
であり、冷却により半導体″の温度上昇による特性の低
下を抑制していた。
本発明は、上記の課題を解決するものであって、従来不
可避とされていた光学フォノンの散乱を半導体の内部に
人工構造を作り込むことにより抑制し、半導体の温度依
存性を改善した量子構造半導体を提供することを目的と
するものである。
可避とされていた光学フォノンの散乱を半導体の内部に
人工構造を作り込むことにより抑制し、半導体の温度依
存性を改善した量子構造半導体を提供することを目的と
するものである。
そのために本発明は、量子箱構造を隣接して並べてなる
量子箱列構造半導体であって、量子箱構造内に電子を量
子的に閉じ込めるとともに量子箱構造間をトンネル効果
で移動できるように結合させて有限の幅のミニバンドと
有限の幅のギャップを持つ電子状態を構成したことを特
徴とし、具体的には、ミニバンドの幅がフォノンの持つ
固有のエネルギーより小さく、最低エネルギー準位から
生じたミニバンドと次に低いエネルギー準位から生じた
ミニバンドとの間隔が前記固有のエネルギーより大きく
、且つ電子の大部分が最低エネルギー準位から生じたミ
ニバンド状態にあることを特徴とする。
量子箱列構造半導体であって、量子箱構造内に電子を量
子的に閉じ込めるとともに量子箱構造間をトンネル効果
で移動できるように結合させて有限の幅のミニバンドと
有限の幅のギャップを持つ電子状態を構成したことを特
徴とし、具体的には、ミニバンドの幅がフォノンの持つ
固有のエネルギーより小さく、最低エネルギー準位から
生じたミニバンドと次に低いエネルギー準位から生じた
ミニバンドとの間隔が前記固有のエネルギーより大きく
、且つ電子の大部分が最低エネルギー準位から生じたミ
ニバンド状態にあることを特徴とする。
本発明の結合量子箱列構造半導体では、ミニバンドの幅
とギャップの幅と電子状態が特定の条件にあり、量子箱
構造間をトンネル効果で移動できるように構成すること
により、伝導を可能にしつつ電子を量子箱内に閉じ込め
格子振動を抑制することができる。したがって、半導体
における電子移動度の温度依存性を改善することができ
る。
とギャップの幅と電子状態が特定の条件にあり、量子箱
構造間をトンネル効果で移動できるように構成すること
により、伝導を可能にしつつ電子を量子箱内に閉じ込め
格子振動を抑制することができる。したがって、半導体
における電子移動度の温度依存性を改善することができ
る。
以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
第１図は本発明に係る結合量子箱列構造半導体の１実施
例を示す図である。ｌは量子箱、２は障壁を示す。
例を示す図である。ｌは量子箱、２は障壁を示す。
分子線エピタキシ一方や有機金属ＣＶＤ方等の薄膜成長
技術を利用した新しい概念の半導体デバイスとして、例
えば量子井戸レーザーや量子細線レーザー、量子箱レー
ザー等の量子薄膜を用いた素子が提案（例えば「応用物
理」第５２巻第１０号（１９８３）第８５２頁〜第８５
６頁）されている。これらは、活性層を電子のド・ブロ
イ波長λと同程度（約１００Ａ程度）の厚さの量子薄膜
とすることにより厚さ方向に電子を量子的に閉じ込め、
電子が薄膜に沿った２次元方向にのみ自由粒子としてふ
るまえるようにしたものである。
技術を利用した新しい概念の半導体デバイスとして、例
えば量子井戸レーザーや量子細線レーザー、量子箱レー
ザー等の量子薄膜を用いた素子が提案（例えば「応用物
理」第５２巻第１０号（１９８３）第８５２頁〜第８５
６頁）されている。これらは、活性層を電子のド・ブロ
イ波長λと同程度（約１００Ａ程度）の厚さの量子薄膜
とすることにより厚さ方向に電子を量子的に閉じ込め、
電子が薄膜に沿った２次元方向にのみ自由粒子としてふ
るまえるようにしたものである。
本発明は、上記のような量子薄膜の横方向の寸法を縮小
させた量子箱を基本構造として用いたものであり、第１
図（ａ）に示す結合量子箱列構造半導体の例は、異種材
料の障壁２を挟んで量子箱ｌを隣接して並べている。こ
のような構造で且つ一定の条件を満たすようにすること
によって、量子箱内でフォノン散乱を抑制し、電子が障
壁２を通して量子箱１の間をトンネル効果で移動できる
ようにしたものである。その条件は、 ■ 量子箱間のトンネル効果の作用で、エネルギー準位
はある広がりを持った状！！（ミニバンド）となるが、
そのミニバンドの幅Ｅｂがフォノンの持つ固有のエネル
ギーＥｏｐよりも小さいこと、■ 最低エネルギー単位
から生じたミニバンドと次に低いエネルギー準位から生
じたミニバンドとの間隔Ｅ、がＥ。、より大きいこと、 ■ 電子の大部分が最低ミニバンド状態にあること、 である。
させた量子箱を基本構造として用いたものであり、第１
図（ａ）に示す結合量子箱列構造半導体の例は、異種材
料の障壁２を挟んで量子箱ｌを隣接して並べている。こ
のような構造で且つ一定の条件を満たすようにすること
によって、量子箱内でフォノン散乱を抑制し、電子が障
壁２を通して量子箱１の間をトンネル効果で移動できる
ようにしたものである。その条件は、 ■ 量子箱間のトンネル効果の作用で、エネルギー準位
はある広がりを持った状！！（ミニバンド）となるが、
そのミニバンドの幅Ｅｂがフォノンの持つ固有のエネル
ギーＥｏｐよりも小さいこと、■ 最低エネルギー単位
から生じたミニバンドと次に低いエネルギー準位から生
じたミニバンドとの間隔Ｅ、がＥ。、より大きいこと、 ■ 電子の大部分が最低ミニバンド状態にあること、 である。
さらに上記結合量子箱列構造半導体における動作を詳述
する。
する。
光学フォノンによる電子の散乱では、フォノンの持つ固
有のエネルギーＥ ｏｐが吸収又は放出されるため、電
子エネルギーＥがＥ。Ｐだけ増減する。
有のエネルギーＥ ｏｐが吸収又は放出されるため、電
子エネルギーＥがＥ。Ｐだけ増減する。
すなわち、散乱により電子が衝突してエネルギーを与え
て（放出して）格子振動をゆするとその電子のエネルギ
ーはＥ ＥＯＰに変化し、逆にエネルギーを吸収する
とＥ＋ＥＯＰになる性質がある。因にこのエネルギーＥ
。、は約３０ｍｅＶ程度になり、この値は、電子が運動
しているときの熱エネルギーにほぼ匹敵するものである
。したがって、このエネルギーのやりとりをできなくす
ると、フォノン散乱を抑制することができる。
て（放出して）格子振動をゆするとその電子のエネルギ
ーはＥ ＥＯＰに変化し、逆にエネルギーを吸収する
とＥ＋ＥＯＰになる性質がある。因にこのエネルギーＥ
。、は約３０ｍｅＶ程度になり、この値は、電子が運動
しているときの熱エネルギーにほぼ匹敵するものである
。したがって、このエネルギーのやりとりをできなくす
ると、フォノン散乱を抑制することができる。
第２図は量子箱における定在波を説明するための図であ
る。
る。
いま、第２図に示すようなｘＹＺ軸に沿った寸法がＡ、
ｌ、Ａ、、Ａ、の量子箱を考える。そして、Ａ ｘ ＞
Ａ ｙ ＞ Ａ ＊とじた場合、電子がこの箱の中に
閉じ込められると、電子の定在波ができる。その結果、
波長λは、定在波の山の数に対応してとびとびの値だけ
が許される。例えば、Ｘ方向に関しては、 λヨ＝２Ａ、／Ｎ。
ｌ、Ａ、、Ａ、の量子箱を考える。そして、Ａ ｘ ＞
Ａ ｙ ＞ Ａ ＊とじた場合、電子がこの箱の中に
閉じ込められると、電子の定在波ができる。その結果、
波長λは、定在波の山の数に対応してとびとびの値だけ
が許される。例えば、Ｘ方向に関しては、 λヨ＝２Ａ、／Ｎ。
となる。ただし、Ｎ、は量子数（つまり第２図に示すよ
うな定在波の山の数）であり、整数（１，２，３、・・
・・・・）である。これは、Ｘ方向と２方向についても
同様である。
うな定在波の山の数）であり、整数（１，２，３、・・
・・・・）である。これは、Ｘ方向と２方向についても
同様である。
また、電子の運動量Ｐおは、ブランク定数りとすると、
Ｐ、＝ｈ／λ８
となるから、そのエネルギーＥは、
Ｅ （Ｎ−、ＮＹ 、Ｎ−）
＝ （１／２ｍ）（Ｐ、ｌ ２＋Ｐ、” ＋Ｐｇ ”
）のように運動量を２乗して２ｍ（ｍ；質量）で割った
値となる。ここで、量子数Ｎヨ、Ｎ、、Ｎ。
）のように運動量を２乗して２ｍ（ｍ；質量）で割った
値となる。ここで、量子数Ｎヨ、Ｎ、、Ｎ。
は整数であるから、エネルギーＥは、とびとびの値をと
る。
る。
したがって、電子が最低の量子エネルギーを持つ状態は
、各方向に定在波の山が１つずつになるとき、つまり、 Ｅ （１，１，１） である。次に低いエネルギー状態は、Ｎ、、Ｎ。
、各方向に定在波の山が１つずつになるとき、つまり、 Ｅ （１，１，１） である。次に低いエネルギー状態は、Ｎ、、Ｎ。
、Ｎ、のいずれかが２になるときであり、この場合、Ａ
、＞Ａｙ ＞Ａ、とすると、 Ｅ （２，１，１） となる。電子がこのような最低の量子エネルギー状態に
あり、次に低いエネルギー状態までの間隔Ｅ、が光学フ
ォノンのエネルギーＥ。、より大きいと、フォノンによ
る量子状態間の移動は抑制される。但し７、量子箱内の
電子は、移動できないので、電気伝導に寄与しない。
、＞Ａｙ ＞Ａ、とすると、 Ｅ （２，１，１） となる。電子がこのような最低の量子エネルギー状態に
あり、次に低いエネルギー状態までの間隔Ｅ、が光学フ
ォノンのエネルギーＥ。、より大きいと、フォノンによ
る量子状態間の移動は抑制される。但し７、量子箱内の
電子は、移動できないので、電気伝導に寄与しない。
ここで、Ａ８のみを拡大すると、量子細線ができ、Ｘ方
向の伝導が可能となる。しかし、あまりＡ、を拡大する
と、 Ｎ、＝１．２．３、・・・・・・ の状態のエネルギー間隔が極めて小さくなり、エネルギ
ーの離散性が失われ、準連続的エネルギー状態が許され
ることになり、フォノン散乱を抑制することができなく
なる。そこで、このジレンマを解決するには、量子箱と
量子細線との中間的な構造（結合量子箱列構造）を用い
ればよい。つまり、量子箱を隣接して並べ、その間をト
ンネル効果で移動できる構造、すなわち、量子細線超格
子を用いればよい。ただし、このとき許されるエネルギ
ー状態は、先に述べた条件を満たす必要がある。
向の伝導が可能となる。しかし、あまりＡ、を拡大する
と、 Ｎ、＝１．２．３、・・・・・・ の状態のエネルギー間隔が極めて小さくなり、エネルギ
ーの離散性が失われ、準連続的エネルギー状態が許され
ることになり、フォノン散乱を抑制することができなく
なる。そこで、このジレンマを解決するには、量子箱と
量子細線との中間的な構造（結合量子箱列構造）を用い
ればよい。つまり、量子箱を隣接して並べ、その間をト
ンネル効果で移動できる構造、すなわち、量子細線超格
子を用いればよい。ただし、このとき許されるエネルギ
ー状態は、先に述べた条件を満たす必要がある。
■ 量子箱間のトンネル効果の作用で、エネルギー準位
はある広がりを持った状態（ミニバンド）となるが、そ
のミニバンドの幅Ｅ、がＥ。Ｐよりも小さいこと。
はある広がりを持った状態（ミニバンド）となるが、そ
のミニバンドの幅Ｅ、がＥ。Ｐよりも小さいこと。
すなわち、ミニバンドの幅ＥｂがＥｏｐよりも小さいと
、格子振動によりＥ。、の吸収又は放出をした状態に移
り得ないことになる。
、格子振動によりＥ。、の吸収又は放出をした状態に移
り得ないことになる。
■ 最低エネルギー準位から生じたミニバンドと次に低
いエネルギー準位から生じたミニバンドとの間隔Ｅ、が
Ｅ。、より大きいこと。
いエネルギー準位から生じたミニバンドとの間隔Ｅ、が
Ｅ。、より大きいこと。
すなわち、定在波の山が１つしかない最低エネルギー準
位から生じたミニバンドと１方向に２つ山があるような
次に低いエネルギー準位から生じたミニバンドがある場
合、この間隔Ｅ、がＥ。、より大きいと、格子振動によ
りＥ。Ｐの吸収又は放出しても、つまり山の形をかえて
他のミニバンドに移ることができなくなる。
位から生じたミニバンドと１方向に２つ山があるような
次に低いエネルギー準位から生じたミニバンドがある場
合、この間隔Ｅ、がＥ。、より大きいと、格子振動によ
りＥ。Ｐの吸収又は放出しても、つまり山の形をかえて
他のミニバンドに移ることができなくなる。
■ 電子の大部分が最低ミニバンド状態にあること。
これらの条件により、電気伝導には寄与できるが、格子
振動は受けることができない状況をつくり出すことがで
きる。
振動は受けることができない状況をつくり出すことがで
きる。
第３図は本発明に係る結合量子箱列構造半導体の他の実
施例を示す図であり、３は溝、４は量子箱部、５は障壁
部、６と７は制御電極、８と１０は量子薄膜、９は制御
電極を示す。
施例を示す図であり、３は溝、４は量子箱部、５は障壁
部、６と７は制御電極、８と１０は量子薄膜、９は制御
電極を示す。
第３図（ａ）に示す例は、第１図に示す障壁に代えて溝
３を設けて障壁部５として電子の通りにくい層を形成し
、量子箱部４と障壁部５を繰り返し配列したものである
。つまり、膜厚を制御したものである。また、同図ら）
に示す例は、量子薄膜８に制御電極６を配置して電子の
通りにくい層を形成するものである。そして、同図（Ｃ
）に示す例は、量子薄膜１０の中に異種物質又は制御電
極９を配置したものである。
３を設けて障壁部５として電子の通りにくい層を形成し
、量子箱部４と障壁部５を繰り返し配列したものである
。つまり、膜厚を制御したものである。また、同図ら）
に示す例は、量子薄膜８に制御電極６を配置して電子の
通りにくい層を形成するものである。そして、同図（Ｃ
）に示す例は、量子薄膜１０の中に異種物質又は制御電
極９を配置したものである。
以上の各実施例から明らかなように、本発明の結合量子
箱列構造半導体は、電子が定在波として存在しやすい層
が電子の通りにくい層を挟んで近接した構造とすること
であり、第」図に示すような量子箱と障壁からなる構造
だけでなく、第３図に示すような構造、さらにはこれら
と同等の構造のものであればよい。
箱列構造半導体は、電子が定在波として存在しやすい層
が電子の通りにくい層を挟んで近接した構造とすること
であり、第」図に示すような量子箱と障壁からなる構造
だけでなく、第３図に示すような構造、さらにはこれら
と同等の構造のものであればよい。
量子構造を作る方法については種々の提案がなされてい
るが、次に、本件発明者により先の出願（特願昭６３−
１６８０６８号）に説明した内容の一部を紹介する。
るが、次に、本件発明者により先の出願（特願昭６３−
１６８０６８号）に説明した内容の一部を紹介する。
第５図は２次元ステップ構造の例を示す図、第６図は周
期的なステップ構造の作製方法を説明するための図、第
７図は結晶成長方法を用いた量子井戸デバイスの作製方
法を説明するための図である。図中、２１基板、２２は
薄膜、２３と２４は障壁、２５は原子層を示す。
期的なステップ構造の作製方法を説明するための図、第
７図は結晶成長方法を用いた量子井戸デバイスの作製方
法を説明するための図である。図中、２１基板、２２は
薄膜、２３と２４は障壁、２５は原子層を示す。
第６図において、基板２１は、例えばＧａＡｓの結晶を
示し、これを結晶の成る特定の方位から特定の角度φで
研磨すると、図示の如き周期的なステップ構造が得られ
る。これは、○からなる原子層が構成されているとする
と、点線の○の原子が研磨により削り取られるため、原
子層の厚みに相当するステップ構造が形成されることに
よる。
示し、これを結晶の成る特定の方位から特定の角度φで
研磨すると、図示の如き周期的なステップ構造が得られ
る。これは、○からなる原子層が構成されているとする
と、点線の○の原子が研磨により削り取られるため、原
子層の厚みに相当するステップ構造が形成されることに
よる。
つまり、ｌ原子が部分的に研磨されることはないから、
部分的に研磨に引っ掛かる部分（点線の０）は削り取ら
れることになり、原子単位で段差ができることになる。
部分的に研磨に引っ掛かる部分（点線の０）は削り取ら
れることになり、原子単位で段差ができることになる。
従って、研磨する角度によってステップ幅は変化し、角
度φが大きくなる程狭（、逆に角度が小さくなる程広く
なる。例えばのような関係が得られる。また、研磨の方
向によって第５図に示す２次元のステップ構造を形成す
ることもできる。
度φが大きくなる程狭（、逆に角度が小さくなる程広く
なる。例えばのような関係が得られる。また、研磨の方
向によって第５図に示す２次元のステップ構造を形成す
ることもできる。
そこで、このようにして作製された基板２１に、第７図
に示すように材料Ａ１材料Ｂを堆積化してゆくと、縦型
に異なる組成の結晶をつくってゆくことができる。すな
わち、まず、材料Ａを数原子分堆積化すると、ステップ
の隅では下と横の２面で結合するため、この隅の部分か
ら順に結晶ができる。したがって、材料へを挿入堆積化
することによって第３図（Ｃ）に示すような構造を作る
こともできる。
に示すように材料Ａ１材料Ｂを堆積化してゆくと、縦型
に異なる組成の結晶をつくってゆくことができる。すな
わち、まず、材料Ａを数原子分堆積化すると、ステップ
の隅では下と横の２面で結合するため、この隅の部分か
ら順に結晶ができる。したがって、材料へを挿入堆積化
することによって第３図（Ｃ）に示すような構造を作る
こともできる。
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではな
く、種々の変形が可能である。例えば上記の説明では、
１次元方向に量子箱を並べた構造のものを示したが、量
子箱は、上記の条件が満たされる限り、面内に平面的に
並べてもよいし、また、立体的に並べてもよい。
く、種々の変形が可能である。例えば上記の説明では、
１次元方向に量子箱を並べた構造のものを示したが、量
子箱は、上記の条件が満たされる限り、面内に平面的に
並べてもよいし、また、立体的に並べてもよい。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、エネ
ルギーの離散性が失われることなくフォノン散乱を抑制
することができ、電気伝導に寄与することができる量子
箱と量子細線との中間的な構造（結合量子箱列構造）を
用いるので、従来不可避とされてきた光学フォノン散乱
を抑制することができ、半導体としての温度依存性を著
しく改善することができる。
ルギーの離散性が失われることなくフォノン散乱を抑制
することができ、電気伝導に寄与することができる量子
箱と量子細線との中間的な構造（結合量子箱列構造）を
用いるので、従来不可避とされてきた光学フォノン散乱
を抑制することができ、半導体としての温度依存性を著
しく改善することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る結合量子箱列構造半導体の１実施
例を示す図、第２図は量子箱における定在波を説明する
だめの図、第３図は本発明に係る結合量子箱列構造半導
体の他の実施例を示す図、第４図はｎ型ＡｌＧａＡｓ／
ＧａＡｓヘテロ結合における電子移動度の温度依存性を
示す図、第５図は２次元ステップ構造の例を示す図、第
６図は周期的なステップ構造の作製方法を説明するため
の図、第７図は結晶成長方法を用いた量子井戸デバイス
の作製方法を説明するための図である。 ｌ・・・量子箱、２・・・障壁、３・・・溝、４・・・
量子箱部、５・・・障壁部、６と７・・・制御電極、８
と１０・・・量子薄膜、 ９・・・制御ｌＩ電極。 出 願 人 新技術開発事業団 代理人 弁理士 阿 部 龍 吉（外５名）第１ 図 ＴＥＭＰＥＦＩＡＴυＲε Ｔ（に） 第５ 図 第６ 図 第７ 図
例を示す図、第２図は量子箱における定在波を説明する
だめの図、第３図は本発明に係る結合量子箱列構造半導
体の他の実施例を示す図、第４図はｎ型ＡｌＧａＡｓ／
ＧａＡｓヘテロ結合における電子移動度の温度依存性を
示す図、第５図は２次元ステップ構造の例を示す図、第
６図は周期的なステップ構造の作製方法を説明するため
の図、第７図は結晶成長方法を用いた量子井戸デバイス
の作製方法を説明するための図である。 ｌ・・・量子箱、２・・・障壁、３・・・溝、４・・・
量子箱部、５・・・障壁部、６と７・・・制御電極、８
と１０・・・量子薄膜、 ９・・・制御ｌＩ電極。 出 願 人 新技術開発事業団 代理人 弁理士 阿 部 龍 吉（外５名）第１ 図 ＴＥＭＰＥＦＩＡＴυＲε Ｔ（に） 第５ 図 第６ 図 第７ 図
Claims (2)
- （１）量子箱構造を隣接して並べてなる量子箱列構造半
導体であって、量子箱構造内に電子を量子的に閉じ込め
るとともに量子箱構造間をトンネル効果で移動できるよ
うに結合させて有限の幅のミニバンドと有限の幅のギャ
ップを持つ電子状態を構成したことを特徴とする結合量
子箱列構造半導体。 - （２）ミニバンドの幅がフォノンの持つ固有のエネルギ
ーより小さく、最低エネルギー準位から生じたミニバン
ドと次に低いエネルギー準位から生じたミニバンドとの
間隔が前記固有のエネルギーより大きく、且つ電子の大
部分が最低エネルギー準位から生じたミニバンド状態に
あることを特徴とする請求項１記載の結合量子箱列構造
半導体。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63293336A JPH0779158B2 (ja) | 1988-11-19 | 1988-11-19 | 結合量子箱列構造半導体 |
| US07/437,571 US5070375A (en) | 1988-11-19 | 1989-11-17 | Semiconductor device having a coupled quantum box array structure |
| DE68928296T DE68928296T2 (de) | 1988-11-19 | 1989-11-17 | Halbleiter mit einer Matrixstruktur aus gekoppelten Quanten-Schachteln |
| EP89121301A EP0370403B1 (en) | 1988-11-19 | 1989-11-17 | Semiconductor having the coupled quantum box array structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63293336A JPH0779158B2 (ja) | 1988-11-19 | 1988-11-19 | 結合量子箱列構造半導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02139969A true JPH02139969A (ja) | 1990-05-29 |
| JPH0779158B2 JPH0779158B2 (ja) | 1995-08-23 |
Family
ID=17793495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63293336A Expired - Fee Related JPH0779158B2 (ja) | 1988-11-19 | 1988-11-19 | 結合量子箱列構造半導体 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5070375A (ja) |
| EP (1) | EP0370403B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0779158B2 (ja) |
| DE (1) | DE68928296T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021515388A (ja) * | 2018-03-02 | 2021-06-17 | マックス−プランク−ゲゼルシャフト ツール フォーデルング デル ヴィッセンシャフテン エー．ヴェー． | 物質波のための非相反フィルター |
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|---|---|---|---|---|
| US5633512A (en) * | 1990-05-23 | 1997-05-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor device for varying the mobility of electrons by light irradiation |
| US5289018A (en) * | 1990-08-14 | 1994-02-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Light emitting device utilizing cavity quantum electrodynamics |
| FR2666175B1 (fr) * | 1990-08-21 | 1992-10-16 | Thomson Csf | Transistor a effet de champ a supraconducteur. |
| JP3114246B2 (ja) * | 1991-06-07 | 2000-12-04 | ソニー株式会社 | 量子効果デバイス |
| JP3125332B2 (ja) * | 1991-06-21 | 2001-01-15 | ソニー株式会社 | 量子ドットトンネル素子とそれを用いた情報処理装置及び情報処理方法 |
| US5283445A (en) * | 1991-11-29 | 1994-02-01 | Fujitsu Limited | Quantum semiconductor device employing quantum boxes for enabling compact size and high-speed operation |
| FR2684807B1 (fr) * | 1991-12-10 | 2004-06-11 | Thomson Csf | Transistor a puits quantique a effet tunnel resonnant. |
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| US5293050A (en) * | 1993-03-25 | 1994-03-08 | International Business Machines Corporation | Semiconductor quantum dot light emitting/detecting devices |
| FR2814854B1 (fr) | 2000-10-02 | 2003-07-25 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication d'ilots juxtaposes par depot autoorganise sur un substrat et structure ainsi obtenue |
| KR100580623B1 (ko) * | 2003-08-04 | 2006-05-16 | 삼성전자주식회사 | 초격자 구조의 반도체층을 갖는 반도체 소자 및 그 제조방법 |
| US20110004114A1 (en) * | 2009-07-06 | 2011-01-06 | Farida Hanna Schenck (Campbell), | Cognitive information encoding conversion telecommunication system and conferencing method |
| US8723205B2 (en) | 2011-08-30 | 2014-05-13 | Abl Ip Holding Llc | Phosphor incorporated in a thermal conductivity and phase transition heat transfer mechanism |
| US8710526B2 (en) | 2011-08-30 | 2014-04-29 | Abl Ip Holding Llc | Thermal conductivity and phase transition heat transfer mechanism including optical element to be cooled by heat transfer of the mechanism |
| US8759843B2 (en) | 2011-08-30 | 2014-06-24 | Abl Ip Holding Llc | Optical/electrical transducer using semiconductor nanowire wicking structure in a thermal conductivity and phase transition heat transfer mechanism |
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| JPH01241866A (ja) * | 1988-03-23 | 1989-09-26 | Nec Corp | フォノン局在効果を利用した高移動度バイポーラトランジスタ |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4503447A (en) * | 1982-07-16 | 1985-03-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Multi-dimensional quantum well device |
| DE3574082D1 (en) * | 1984-07-02 | 1989-12-07 | Texas Instruments Inc | Quantum-coupled device |
| US4591889A (en) * | 1984-09-14 | 1986-05-27 | At&T Bell Laboratories | Superlattice geometry and devices |
| US4751194A (en) * | 1986-06-27 | 1988-06-14 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Structures including quantum well wires and boxes |
| JPS63232374A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-28 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
-
1988
- 1988-11-19 JP JP63293336A patent/JPH0779158B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-11-17 DE DE68928296T patent/DE68928296T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-11-17 EP EP89121301A patent/EP0370403B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-11-17 US US07/437,571 patent/US5070375A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6182472A (ja) * | 1984-07-02 | 1986-04-26 | テキサス インスツルメンツ インコ−ポレイテツド | 自己発生ポテンシヤルを用いる量子ウエルロジツク |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021515388A (ja) * | 2018-03-02 | 2021-06-17 | マックス−プランク−ゲゼルシャフト ツール フォーデルング デル ヴィッセンシャフテン エー．ヴェー． | 物質波のための非相反フィルター |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE68928296T2 (de) | 1998-02-26 |
| JPH0779158B2 (ja) | 1995-08-23 |
| DE68928296D1 (de) | 1997-10-09 |
| US5070375A (en) | 1991-12-03 |
| EP0370403A3 (en) | 1990-08-22 |
| EP0370403B1 (en) | 1997-09-03 |
| EP0370403A2 (en) | 1990-05-30 |
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