JPH02184083A - 半導体装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、アバランシェ・フォト・ダイオード。

インバット・ダイオード、光導電素子、光スイツチング
素子、受光素子等の半導体装置及び電流のスイッチング
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、電子と正孔を空間的に分離して走行させる高性能
の半導体装置については、特開昭５８−８０８７９、特
開昭５８−８０８１３０に記載の半導体装置が知られて
いる。この半導体装置の特徴は電子親和力と禁制帯幅が
異なる２種類の半導体を用いて電子と正孔を空間的に分
離し、各々異なった材料中を走行させることにある。こ
のような状態で高電界を掛け、衝突電離を起こさせると
、電子と正孔は各々の走行中の材料に対応した電離係数
を示す。

アバランシェホトダイオード（ＡＰＤ）、或いはインバ
ット・ダイオード等の衝突ｆｒ１ｉＩＩＩｉを用いた素
子の雑音は電子と正孔の衝突電離係数の比によって決ま
るので、電子と正孔が走行する材料を選択することによ
って雑音を著しく低減することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、電子と正孔を走行させる材料として、
電子と正孔の空間分離が可能であるような組み合わせを
選ぶ必要が有り選択しうる材料が限られる。上記従来技
術においてはＩｎＡｓとＡΩＧａＳｂ等の組み合わせを
用いているが、この部分が受光部として作用するため、
吸収波長が限られるという問題かあ、った。

本発明の目的は、種々の波長の照射光に対応できる高性
能の半導体装置及び電流のスイッチング装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、（１）Ｊｉ量子井戸層、該量子井戸層の両
側に配置された電子がトンネリングし得る厚さの障壁層
と、該障壁層のそれぞれの外側に配置されたクラッド層
よりなる多重量子井戸構造を基板上に有し、該量子井戸
層に生じる電子の量子化エネルギーは該クラッド層の伝
導帯よりも高く、正孔のそれは該クラッド層の価電子帯
よりも低くなるように、該量子井戸層及びクラッド層の
半導体及び該量子井戸層の厚みを定めたことを特徴とす
る半導体装置、（２）量子井戸層と、該量子井戸層の両
側に配置された電子がトンネリングし得る厚さの障壁層
と、該障壁層のそれぞれの外側に配置されたクラッド層
よりなる多重量子井戸構造を基板上に有し、第一の半導
体の電子親和力をχＡ、禁制帯幅をＥｇ＾、第二の半導
体の電子親和力をχＢ、禁制帯幅をＥＳＢ、電子の量子
化エネルギーをＥｅ、正孔の量子化エネルギーをＥｈと
するとき、 χＡ−Ｅｅ＜Ｉｎ χΔ＋Ｅ腐＾＋Ｅｈ＜χＢ＋Ｅ＊ａ なる条件を満たす第一の半導体を上記量子井戸層に、第
二の半導体を上記クラッド層に用いたことを特徴とする
半導体装置、（３）上記１又は２項記載の半導体装置の
多重量子井戸構造に実質的に垂直に電圧を印加する手段
を配置したことを特徴とする電流のスイッチング装置に
よって達成される。

〔作用〕

本発明の半導体装置及びスイッチング装置の量子井戸層
は正孔閉じ込め層として、量子井戸層外の層は電子閉じ
込め層として機能する。電子と正孔の空間的分離は、量
子井戸寸法によって決まる量子井戸層中での閉じ込めエ
ネルギーによって行なわれる。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を図を用いて説明する。

実施例１ 第１図（ａ）は本発明の一実施例の半導体装置の主要部
断面模式図、第１図（ｂ）はその半導体装置の断面構造
模式図、第１図（ｃ）（ｄ）はそのエネルギー帯を説明
するためのエネルギー帯構造図である。第１図（ａ）に
示すように、ＧａＡｓ基板１上に１分子線エピタキシー
法により、厚さ１ｏｏｏ人、Ｓｉ密度Ｉ　ＸＩＯ”／ｃ
ｍ’のｎ型Ａ　Ｑ　ｘ　Ｇ　ａｌ−ｘＡｓ　（ｘ＝０．
１）のクラッド層１０１、厚さ５０人のアンドープＡ　
Ｑ　ｙＧａｌ−ｙＡｓ　（ｙ　＝０．５）の障壁／［１
１０２゜厚さ４０人のＧａＡｓ量子井戸Ｊ’１１０３．
上記障壁層１０２と同じ厚み、同じ材質の障壁層１０４
．さらに上記クラッド層１０１と同じ厚み、同じ材質の
クラッド層１０５を順次堆積して多重量子井戸構造１０
８を形成した。なお、この形成は、薄膜を制御性良く作
製できる方法であれば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ
）等の方法を用いてもよい、さらに第１図（ｂ）に示す
ように、上記多重量子井戸構造１０８の上に厚さ２００
０人のＡ　Ｑ、、ｓＧａ、、ｓＡｓの表面窓層１１１を
形成し、通常のりフトオフ法によりホトレジストを用い
てＡ電極１１２、Ｂ電極１１３を形成した。

以下に、この構造中の電子及び正孔のエネルギー状態に
ついて説明する。この構造中においては量子井戸層中で
伝導帯側に生じる量子化エネルギ１５０ｍＶはＧａＡｓ
量子井戸層とＡＱＧａＡｓクラッド層との伝導帯不連続
の値（電子親和力の差）９０ｍｅＶよりも大きい、その
ため、図に示したように、電子のエネルギーはＧａＡｓ
量子井戸層中のほうがＧａＡｓ層中よりも高くなる。一
方、価電子帯側については、重い正孔の有効質量が大き
いことの効果によって、量子井戸中のほうが正孔のエネ
ルギーが低くなる。そこで１本構造中に電子正孔対を生
じさせると、電子はトンネリングを起こしＡＱＧａＡｓ
クラッド層に、正孔は量子井戸層中に集まり、電子と正
孔の空間分離が行なわれる。すなわち、本実施例におい
ては熱力学的に安定なＡＱＧａＡｓ或いはＧａＡｓを用
いることによって電子と正孔の空間分離を行なうことが
可能となった。これを衝突Ｗ１ｍ層に用いて、電子正孔
分離型低雑音ＡＰＤ及び高増幅率光導電素子を実現でき
た。この構造に光を入射すると、ＧａＡｓで効率よく吸
収される波長の光に対しても量子井戸層中或いはクラッ
ド層中に電子正孔対が発生し、その電子正孔対に対して
先の機構が働き電子と正孔の空間的分離が起きる６本構
造は、ＧａＡｓ、ＡＱＧａＡｓという熱力学的に安定な
材料から構成されており、信頼性が高いという利点が有
る。

また、第１図（ａ）には量子井戸層を一層のみ示しであ
るが、用途に応じて１例えば、受光素子において光の吸
収長を長くとる必要がある場合等では類似の層を多層積
層しても同様の効果が得られる。

なお、本実施例において挙げた組成及び膜厚の数値は絶
対的なものではない。本発明で本質的なのは量子井戸中
における量子化エネルギーが障壁層と量子井戸層との伝
導帯不連続の値よりも大きいということと、障壁層を電
子がトンネリングするということであり、組成及び膜厚
の数値はその条件が満たされる範囲で選ぶことができる
。量子井戸層及び障壁層の膜厚は、通常１０〜２００人
程度の範エフあることが好ましい。また、用いる材料も
ここで挙げたＡｆｌＧａＡｓ／ＡＱＧａＡｇ／ＧａＡｓ
の組み合わせに限らず１例えばこの他にも、ＩｎＧａＡ
ｓ／　ｒ　ｎＡ　Ｑ　Ａｓ／　Ｉ　ｎＧａＡ　ｊ２　Ａ
ｓ、　Ｉ　ｎＧａＡｓ／ＩｎＰ／ＩｎＧａＡＱＡｓ、Ｇ
ａＳｂ／ＡＱＳｂ／ＡＱＧａＳｂ等の各々格子整合のと
れた組み合わせを用いても同様のエネルギー構造を実現
できるので、同様の効果が得られるのは勿論である。こ
れらのいずれの材料においても材料は作製温度において
熱力学的に安定であり、作製するに当たってまったく問
題はない。

実施例２ 実施例１におけるクラッド層１０１，１０５を各々厚さ
１０００人、Ｓｊ密度Ｉ　Ｘ　１０１＠／　ｃ＋ｎ’の
ｎ型ＧａＡｓにより、障壁層１０２，１０４を各々厚さ
５０人のアンドープＡＱｘＧａｚ−ｘＡｓにより、量子
井戸Ｍ１０３を厚さ４０人のＩｎＧａＡｓ 置を、実施例１・と同様な方法で製造した。ＡＱＧａＡ
ｓＱ中のＡＱ組組成線０．５、ＩｎＧａＡｓｌ９中のＩ
ｎ組成ｙは０．２５である。ここに挙げた組み合わせに
おいてはＩｎＧａＡｓとＡＱＧａＡｓとの間に格子不整
合が存在するが、ＩｎＧａＡｓｌ９の厚さが４０人と薄
いため格子不整合はＩｎＧａＡｓＷが歪むことによって
緩和される。この構造中においても実施例１と同様に量
子井戸層中で伝導帯側に生じる量子化エネルギー１８０
ｍｅＶはＩｎＧａＡｓとＡｆｆｉＧａＡｓとの伝導帯不
連続の値１２０ｍｅＶよりも大きい。

そのため、電子のエネルギーはＩｎＧａＡｓ量子井戸層
中のほうがＧ　ａ　Ａ　ｓ　ＩＩ中よりも高くなる０価
電子帯偶についても、実施例１と同様に重い正孔の有効
質量が大きいことと、さらに、ＩｎＧａＡｓ層中に生じ
る歪の効果が加わって、量子井戸中のほうが正孔のエネ
ルギーが低くなる。そこで、本構造中に電子正孔対を生
じさせると、実施例１と同様に電子はＧａＡｓに、正孔
は量子井戸層中に集まり、電子と正孔の空間分離が行な
われる。そこで。

実施例１と同様に本構造を用いて電子正孔分離型低雑音
ＡＰＤ及び高増幅率光導電素子を実現できた。実際、量
子井戸層の禁制帯幅は量子化エネルギーを考慮に入れて
もＧ　ａ　Ａ　ｓ　ＷＪよりも１５０ｓｅＶ小さい。そ
こで９本構造にエネルギーがＧａＡｓの禁制帯幅よりも
小さく、ＩｎＧａＡｓ量子井戸層の禁制帯幅よりも大き
い光を入射すると、量子井戸層中に電子正孔対が発生し
、その電子正孔対に対して先の機構が働き電子と正孔の
空間的分離が起きる。

従って、本実施例を用いた受光素子は量子井戸層のみで
光を吸収させることが可能であり、それを利用すれば光
吸収層をそのまま増倍層として用いることができる。

また、実施例１と同様に本実施例の構造を多層積層して
も本実施例の効果に影響がないのは勿論のことである。

なお、本実施例において挙げた組成及び膜厚の数値は絶
対的なものではない。量子井戸中における量子化エネル
ギーが障壁層と量子井戸層との伝導帯不連続の値よりも
大きく、又、電子が障壁層をトンネリングしてクラッド
層に移動すればよく、その条件が満たされる範囲で選ぶ
ことができる。

ただし、量子井戸層に生じる歪の大きさが結晶中に転位
を発生させることがないように、あるいは発生した転位
が素子の特性に影響を及ぼさないように格子不整合、す
なわちＩｎ組成と滑子井戸層膜厚との関係を考慮する必
要がある。また、用いる材料もここで挙げたＩｎＧａＡ
ｓ層中Ｄ　ＧａＡｓ／Ｇ　ａ　Ａ　ｓの組み合わせに限
らず、例えばＧａＡｓＳｂ／ＡＱＡｓ／ＡＱＧａＡｓを
用いても同様の効果が得られる。この他にも、ＩｎＧａ
Ａｓ／ＩｎＡｎＡｓ／　ＩｎＧａＡ　Ｑ　Ａｓ、　　Ｉ
ｎＧａＡｓ／　ＩｎＰ／　ＩｎＧａＡＱＡｓ、ＩｎＧａ
Ａｓ／ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓでＩｎ組成を２種類変えた
場合、ＩｎＧａＳｂ／ＡｊｌＳｂ／Ａｌ２ＧａＳｂ等の
材料の組み合すせを用いても同様に量子井戸層に歪を発
生させ、同様のエネルギー構造を実現できるので、同様
の効果が得られるのは勿論である。これらのいずれの材
料においても材料組成は作製温度において熱力学的に安
定であるように選ぶことができるので１作製するに当た
ってまったく問題はない。

実施例３ 実施例２において量子井戸層を多層積層する場合に、量
子井戸層中の結晶組成は一定である必要はなく層ごとに
、或いは、数層ごとに変えることも可能である。第１図
（ｅ）は本実施例の受光素子の断面構造模式図である６
本実施例では実施例２に挙げた構造を５Ｈ！Ｉ積層して
第１の多重量子井戸構造１０８とし、その上にＩｎ組成
０．１５、膜厚５５人の量子井戸層と実施例２と同様の
障壁層、及びクラッド層を５組積層して第２の多重量子
井戸構造１１０とした。なお、多重量子井戸構造１０８
，１０９の間及び表面には、厚さ２０００人のＡ　Ｑ、
、、Ｇａ、、、Ａｓの分離Ｎ１０９及び表面窓Ｎ１１０
を設けた。ただし、全ての層は、光導電素子として用い
るためにアンドープとした。試料の作製は実施例１と同
様の工程を繰り返すことにより結晶を作間し、それを通
常のホトリソグラフィー、及びエツチングによって加工
し、さらに電極付けすることにより行なった。電極は第
１の多重量子井戸構造１０８に対してＡ電極１１２及び
Ｂ電極１１３、第２の多重量子井戸構造１１０に対して
Ｃ電極１１４及びＤ電極１１５が各々オーミック性接触
するようにした。分ｉ１［１０９はＡ電極１１２及びＢ
電極１１．！の組みとＣ電極１１４及びＤ電極１１５の
組みの間を絶縁するためのものである。

この構造では、上５層と下５層とで量子井戸層における
光吸収端の波長が異なる。そのため、第１図（ｅ）に示
すように上方より光を入射させると、波長の異なった光
に対して吸収の起きる場所が異なり、その結果Ａ電極１
１２Ｂ電極１１３とＣ電極１１４Ｄ電ｔ！ｌＡ１１５間
で異なった特性が得られる。すなわち、第１図（ｆ）に
示すように波長分波機能をもった受光素子を構成するこ
とが可能となった。

なお、上に示したのは一つの例にすぎず、さらに多種類
の構造を積層化することも熱論可能であり、また、各層
に用いる量子井戸の総数も必要に応じて選ぶことができ
るのはいうまでもない。

実施例４ 第２図（ａ）に実施例４の断面構造図を示す、第２図（
ｂ）（ｃ）にそのＡ−Ａ’断面に沿ったエネルギー帯構
造図の一部分を示す。１００は半絶縁性ＧａＡｓ基板、
２０２はｐ壁領域、２０３はｎ型領域。

２０４はｐ型電極、２０５はｎ型電極、２０６は受光領
域、１０８は多重量子井戸構造である６多重量子井戸構
造ＩＨは実施例１と同寸法の構造を１００周期積暦した
ものであるが、クラッド層が高純度（残留不純物密度１
０”／ｃｍ″以下）である点が実施例１と異なる。ｐ型
領域２０２、ｆｌ型領域２０３の形成は、基板上に全面
に多重量子井戸構造１０８を形成しておき。

所望部をマスクし１表面よりｎ型に対してはＳｉ、ｐ型
に対してはＺｎの不純物を拡散して形成する。

拡散を行なった場合には量子井戸構造は均一化されるの
で、深さ方向には均一な接触が得られる。

なお、当該領域を除去し、Ｓｉｎ、をマスクにしてＭＯ
ＣＶＤ法でｐｆ！：！ＧａＡｓを、別のマスクをしてｎ
型ＧａＡｓをさらに結晶成長させても同様に当該領域が
形成できる。ｐ型電極２０４、ｎ型電極２０５は通常用
いられるｎ型及びｐ型電極１例えば、ｎ型にはＡｕＧｅ
合金を、ｐ型にはＡｕＺｎを用いればよい。受光領域２
０６の幅は２μ層であろ６以下にこの受光素子の動作を
説明する。まず。

Ｐ型電極２０４及びｎ型電極２０５に逆バイアス、すな
わち、ｎ型よりもｐ型に正の電圧がかかるようにし、そ
の状態で上方より光を入射させる。入射した光は多重量
子井戸構造１０８中で電子正孔対を発生させ、その電子
と正孔は実施例１に述べたように空間的に分離される。

分離されたキャリアは各々バイアス電界によって逆方向
に加速される。バイアス電界が十分高ければ加速された
キャリアは衝突電離をおこし、その結果、電流がなだれ
増倍によって増倍される。ところでこのなだれ増倍が起
きる際に生じる雑音の雑音係数Ｆは正孔の引き起こす増
倍の増倍係数αと電子の引き起こす増倍の増倍係数βの
比に＝α／βと増倍率Ｍとを用いてＦ＝ｋＭ＋（２−１
／Ｍ）（１−ｋ）と表わされる。従って、ｋの値が小さ
いほど雑音は少ない。

一方、電子、或いは正孔の増倍係数は半導体の禁制帯幅
の指数関数となる０本実施例の構造においては電子と正
孔は各々異なった領域、すなわち、クラッド層と量子井
戸層を走行しそこにおいて衝突１！離を起こすと考えら
れるので、ｋの値は量子井戸とクラッド層の禁制帯幅の
差をΔＥ―とするとｋ　＝ｅｘｐ（−１，５ΔＥ　ｔ／
　ｋ　ａＴ　）となる、ここでｋｔｓＴは熱エネルギー
である。本実施例においてはΔＥ１は５０ｍｅＶであり
、室温における熱エネルギー２６履ｅＶを用いるとに＝
ｏ、ｔｓとなる。通常のＧａＡｓにおけるｋの値は０．
５程度であるから、３倍以上の改善がなされた。

量子井戸構造に実施例２に示した構造を用いるとΔＥｔ
は８０ｍｅＶとなるので、ｋ＝０．０４６となり、さら
に３倍以上の改善がなされた。

なおここでは実施例１及び２に示した構造のみを量子井
戸として用いているが、実施例１及び２に示したように
電子と正孔が空間的に分離されていて、クラッド層と量
子井戸層との間に禁制帯幅の差があれば同様の効果が期
待できるのはもちろんのことである。従って、実施例１
及び２に示したような様々な材料を用いることもできる
。

実施例５ 第３図（、）は本発明の他の実施例の受光素子の断面構
造模式図、第３図（ｂ）（ｃ）はそのエネルギー帯稙造
・図である。作製に用いる結晶構造そのものは実施例１
と同様の構造であり、同様の手法によって作製した。た
だしクラッド層１０１に下部電極３０８を、クラッド層
１０５に上部電極３０９を付けた。この構造のクラッド
層１０１及び１０５の間に電圧を印加すると第３図（ｄ
）に示すように量子井戸層１０３及び障壁層１０２，１
０４のみに電界が加わる。このとき量子井戸中の量子化
エネルギーがクラッド層の価電子エネルギーと一致した
ときにのみ電子が量子井戸層をトンネリングすることに
よって通過しやすくなり、それ以外のときには通過しに
くいので、第４図曲線４０１に示すように、電圧が増加
すると電流が減少する負性抵抗特性が現われ、いわゆる
、共鳴トンネルダイオードとなる。

今、第５図に示すように受光素子５０２と負荷抵抗５０
１を直列に接続した回路を作った場合、第４図曲線４０
１に示す受光素子の特性と、電源電圧及び第５図に示し
た負荷抵抗５０１の値によって決まる直線４０６との交
点が安定点４０４．４０３となる。電源電圧を電流のピ
ーク付近の安定点４０３に来るように設定して、受光素
子に光を入射させた場合、以下に示す現象によってスイ
ッチングが行なわれる。

まず光は量子井戸内に電子正孔対を発生させる。

電子は電界によって第３図（ｅ）の図面の右側に加速さ
れトンネリングし量子井戸から抜は出すが。

正孔はクラッド層によって抜は出しを妨げられ井戸内に
たまる。その結果第３図（ｅ）に示すように量子井戸内
で電界の変化が起こりその結果量子化エネルギーがクラ
ッド層の価電子帯のそれとずれる。これはすなわち、第
４図において光照射時の特性が暗時のそれ（曲［４０１
）からずれて曲線４０２に示す特性になることに対応す
る。その結果、直線４０６と曲線４０２の交点は４０５
のみとなる。光照射を停止したときには安定点は４０５
から４０４に向かって徐々に変化し光照射により４０３
から４０４の安定点へのスイッチングが行なねれた。す
なわち５本実施例においては光照射によって共鳴トンネ
ルダイオードをスイッチングすることが可能になった。

なお、ここでは光によって生じる電子対を用いて正孔を
発生させたが、他の方法によって正孔を発・生させても
よい。

実施例６ 実施例５において量子井戸構造を一層とせず実施例３に
用いたのと同様の多層構造で構成した。

このことにより実施例５と同様の共鳴トンネリング光ス
イッチに分波機能を持たせることができた。

〔発明の効果〕

以上に示したように、本発明の半導体装置は、例えば、
ＧａＡｓにより効率よく吸収される波長の光に対しても
電子と正孔を空間的に分離できた。

また、電子と正孔の空間的分離と共鳴トンネリング現象
を同−構造中で実現でき、そのため、新しい機能を持つ
素子を実現できた。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例の半導体装置の主要部
断面模式図、第１図（ｂ）はその半導体装置の断面構造
模式図、第１図（ｃ）（ｄ）はそのエネルギー帯を説明
するためのエネルギー帯構造図、第１図（ｅ）は本発明
の他の実施例の受光素子の断面構造模式図、第１図（ｆ
）はその波長感度特性図、第２図（ａ）は本発明のさら
に他の実施例の断面構造図、第２図（ｂ）（ｃ）はその
Ａ−Ａ’断面に沿ったエネルギー帯構造の一部分の図、
第３図（ａ）はさらに他の実施例の受光素子の断面構造
模式図、第３図（ｂ）、（Ｃ）、（ｄ）（８）はそのエ
ネルギー帯構造図、第４図はその電流電圧特性図、第５
図はその動作回路図である。 １０６．３０６・・・電子の量子化エネルギー１０７・
・・正孔の量子化エネルギー １０８．１１０・・・多重量子井戸構造１０９・・・分
離層　　　　　１１１・・・表面窓層１１２・・・Ａ電
極　　　　　１１３・・・Ｂ電極１１４・・・Ｃｉ’！
！極　　　　　１１５・・・Ｄ電極２０２・・・ｐ型領
域　　　　２０３・・・ｎ型領域２０４・・・ｐ型電極
　　　　２０５・・・ｎ型電極２０６・・・受光領域　
　　　３０７・・・蓄積した正孔３０８・・・下部電極
　　　　３０９・・・上部電極４０１．４０２・・・曲
線　　　　４０３，４０４．　／１０５・・・安定点４
０６・・・直線　　　　　　５０１・・・負荷抵抗５０
２・・・受光素子　　　　５０３・・・電源代理人弁理
士　　中　村　純之助 １００・・・基板　　　　　　　１０１．１０５・・・
クラッド層１０２．１０４・・・障壁層　　　１０３・
・・量子井戸暦（ａ） （ｂ） 第 図 （ｅ） 儀表 第 ！ 図 ＋０７−−−−−正３〕−１１イしエネルギー第 図 （ａ） １すＯ 第３ 図 （ｄ） 第３ 図 電 圧 第４ 図 第５ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、量子井戸層と、該量子井戸層の両側に配置された電
   子がトンネリングし得る厚さの障壁層と、該障壁層のそ
   れぞれの外側に配置されたクラッド層よりなる多重量子
   井戸構造を基板上に有し、該量子井戸層に生じる電子の
   量子化エネルギーは該クラッド層の伝導帯よりも高く、
   正孔のそれは該クラッド層の価電子帯よりも低くなるよ
   うに、該量子井戸層及びクラッド層の半導体及び該量子
   井戸層の厚みを定めたことを特徴とする半導体装置。 ２、上記量子井戸層を形成する半導体は、上記クラッド
   層を形成する半導体よりその格子定数が大きい半導体で
   ある請求項１記載の半導体装置。 ３、上記量子井戸層に平行に電圧を印加する手段を有す
   る請求項１記載の半導体装置。 ４、量子井戸層と、該量子井戸層の両側に配置された電
   子がトンネリングし得る厚さの障壁層と、該障壁層のそ
   れぞれの外側に配置されたクラッド層よりなる多重量子
   井戸構造を基板上に有し、第一の半導体の電子親和力を
   χ＿Ａ、禁制帯幅をＥ＿Ｓ＿Ａ、第二の半導体の電子親
   和力をχ＿Ｂ、禁制帯幅をＥ＿Ｓ＿Ｂ、電子の量子化エ
   ネルギーをＥ＿ｅ、正孔の量子化エネルギーをＥ＿ｈと
   するとき、χ＿Ａ−Ｅ＿ｅ＜χ＿Ｂ χ＿Ａ＋Ｅ＿Ｓ＿Ａ＋Ｅ＿ｈ＜χ＿Ｂ＋Ｅ＿Ｓ＿Ｂなる
   条件を満たす第一の半導体を上記量子井戸層に、第二の
   半導体を上記クラッド層に用いたことを特徴とする半導
   体装置。 ５、上記量子井戸層を形成する第一の半導体は、上記ク
   ラッド層を形成する第二の半導体よりその格子定数が大
   きい半導体である請求項４記載の半導体装置。 ６、上記量子井戸層に平行に電圧を印加する手段を有す
   る請求項４記載の半導体装置。 ７、請求項１又は４記載の半導体装置の多重量子井戸構
   造に実質的に垂直に電圧を印加する手段を配置したこと
   を特徴とする電流のスイッチング装置。