JPH027533A - 負の微分伝導性を有する横表面超格子構造体 - Google Patents
負の微分伝導性を有する横表面超格子構造体Info
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- JPH027533A JPH027533A JP1040446A JP4044689A JPH027533A JP H027533 A JPH027533 A JP H027533A JP 1040446 A JP1040446 A JP 1040446A JP 4044689 A JP4044689 A JP 4044689A JP H027533 A JPH027533 A JP H027533A
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Classifications
-
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- 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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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
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- H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
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- H01L29/772—Field effect transistors
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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）
本発明は横表面超格子構造体に関する。端的に言えば、
半導体構造に関する。詳しくは、本発明は電子的に作ら
れた量子ウェルを有しブロッフ振動によって負の微分伝
導性を有する横表面超格子に関する。さらにかかる横表
面超格子構造のトランジスターに関する。
半導体構造に関する。詳しくは、本発明は電子的に作ら
れた量子ウェルを有しブロッフ振動によって負の微分伝
導性を有する横表面超格子に関する。さらにかかる横表
面超格子構造のトランジスターに関する。
（従来の技術）
半導体組成に周期的変化のある超格子構造を有する半導
体構造はＥＳＡＫＩ ｅｔ ａｌのＵＳＰ ３，６２６
．２５７及び３，６２６．３２８に記載されている。こ
れら早期の超格子構造はトッピング又は合金技術のいず
れかによって形成された一次移送構造から成るものであ
った。超格子構造を作るこれらの方法は両方とも異なっ
た結合エネルギーを有する交互多情層を生ずるように周
期的にトッピングされるエピタキシー的に半導体を作る
ことを包含する。これらの超薄の良く作られた多層半導
体構造は分子線エピタキシー（ＭＢＥ）として知られて
いる方法によって有利に作られる。この方法によって二
つの格子の密接に結合した半導体の界面における円滑な
表面と極めてシャープな境界が最小限の欠陥をもって得
られることができる。分子線エピタキシーの技術は良く
知られており、例えばり、Ｌ、ＣＨＡＮＧ ｅｔ ａｌ
。
体構造はＥＳＡＫＩ ｅｔ ａｌのＵＳＰ ３，６２６
．２５７及び３，６２６．３２８に記載されている。こ
れら早期の超格子構造はトッピング又は合金技術のいず
れかによって形成された一次移送構造から成るものであ
った。超格子構造を作るこれらの方法は両方とも異なっ
た結合エネルギーを有する交互多情層を生ずるように周
期的にトッピングされるエピタキシー的に半導体を作る
ことを包含する。これらの超薄の良く作られた多層半導
体構造は分子線エピタキシー（ＭＢＥ）として知られて
いる方法によって有利に作られる。この方法によって二
つの格子の密接に結合した半導体の界面における円滑な
表面と極めてシャープな境界が最小限の欠陥をもって得
られることができる。分子線エピタキシーの技術は良く
知られており、例えばり、Ｌ、ＣＨＡＮＧ ｅｔ ａｌ
。
５ｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｇｒｏｗｎ ｂｙ Ｍｏ１ｅｃ
ｕｌａｒ ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ。
ｕｌａｒ ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ。
Ｊ、 Ｖａｃ、 Ｓｃｉ、 Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、
Ｖｏｌ、 １０．Ｎｏ、５． ｐ、６５５（１９７３年
９−１０月）に開示されている。
Ｖｏｌ、 １０．Ｎｏ、５． ｐ、６５５（１９７３年
９−１０月）に開示されている。
その他の周知の製作技術は層、ＨＯＬＯＮＹＡＫ、Ｊｏ
ｕｒｎａｌｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
、 １９Ｂ’Ｌ Ｖｏｌ、 ４９．ｐ、 ５３
５２ に記載された金属−有機化学蒸着法（ＭＯＣＶ
Ｄ）を包含する。
ｕｒｎａｌｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
、 １９Ｂ’Ｌ Ｖｏｌ、 ４９．ｐ、 ５３
５２ に記載された金属−有機化学蒸着法（ＭＯＣＶ
Ｄ）を包含する。
層間に作られたポテンシャルウェルを有するその他の多
層化半導体異種構造は、Ｋ、ＨＥＳＳ ｅｔ ａｌのＵ
ＳＰ ４．２５７．０５５に開示されている。ＨＥＳＳ
ｅｔ ａｌの構造は高電荷担体易動度と比較的狭いバ
ンドギャップ特性を示す内層と低電荷担体易動度と大き
いバンドギャップ特性を示す外側サンドインチ層から成
る。操作においては、静止条件の下で、外側サンドイン
チ層の電荷担体は眉間の・バンドギャップの差によって
生じたポテンシャルウェルにより内層に留まる。層間の
界面と協力しての、中間層への適当な電場の適用は、そ
こに存在する電子の外側サンドインチ層への極めて急速
な転移を起こし、その結果の転移は負の抵抗特性を与え
る。
層化半導体異種構造は、Ｋ、ＨＥＳＳ ｅｔ ａｌのＵ
ＳＰ ４．２５７．０５５に開示されている。ＨＥＳＳ
ｅｔ ａｌの構造は高電荷担体易動度と比較的狭いバ
ンドギャップ特性を示す内層と低電荷担体易動度と大き
いバンドギャップ特性を示す外側サンドインチ層から成
る。操作においては、静止条件の下で、外側サンドイン
チ層の電荷担体は眉間の・バンドギャップの差によって
生じたポテンシャルウェルにより内層に留まる。層間の
界面と協力しての、中間層への適当な電場の適用は、そ
こに存在する電子の外側サンドインチ層への極めて急速
な転移を起こし、その結果の転移は負の抵抗特性を与え
る。
Ｇ、Ｊ、ＩＡＦＲＡＴＥ、 Ｔ、Ａ、ＡＵＣＯＩＮ及び
ＤＡＶＩＤ Ｋ、ＦＥＲＲＹ（７）ＵＳＰ ４，５０３
．４７７は、高バンドギャップを示す半導体物質の単一
平坦な層に横に置かれた低バンドギャップを示す半導体
物質の多数の多次電荷担体束縛帯域から成り、該束縛帯
域は適当なドブロイの波長に実質的に等しいか、これよ
り小さいサイズと相互分離を有する超格子半導体構造を
開示している。この構造は、電子に対する量子ウェル束
縛帯域として働くのに適当な、その中に形成された多数
の横に置かれた円筒形形状の周期帯域、又はウェルを有
する、第■−■族、又は第■−■族の化合物、又はシリ
コンから選ばれた半導体物質の薄いフィルムから成る。
ＤＡＶＩＤ Ｋ、ＦＥＲＲＹ（７）ＵＳＰ ４，５０３
．４７７は、高バンドギャップを示す半導体物質の単一
平坦な層に横に置かれた低バンドギャップを示す半導体
物質の多数の多次電荷担体束縛帯域から成り、該束縛帯
域は適当なドブロイの波長に実質的に等しいか、これよ
り小さいサイズと相互分離を有する超格子半導体構造を
開示している。この構造は、電子に対する量子ウェル束
縛帯域として働くのに適当な、その中に形成された多数
の横に置かれた円筒形形状の周期帯域、又はウェルを有
する、第■−■族、又は第■−■族の化合物、又はシリ
コンから選ばれた半導体物質の薄いフィルムから成る。
これらの帯域は、ＧａＡｌＡｓマトリックスに埋め込ま
れたＧａＡｓアイランドである。 ＩＡＰＲＡＴＥ等は
技術に一つの進歩を与えたが、周期的束縛帯域は、高度
のりゾリュウションリソグラフィーと平坦な表面層に円
筒形くぼみのパターンを書きエツチングする選ばれたア
ニソドロピンクエツチングを適用し、それに続いての選
択性の面のエピタキシー的成長、それによってくぼみは
より小さいバンドギャップを有する半導体物質で満たさ
れて円筒形ウェルの列及び行の周期的配列を形成すると
言う煩雑な従来の技術によって形成された。この技術は
、現在では、実際の商業的生産の役には立たず、従って
、この構造は商業的には成功しなかった。かくして、従
来の技術は、容易に製作することができ、ブロッフ振動
のオンセットに帰せられる強い負の微分伝導性を示す量
子ウェル移送効果を与える多次横超格子を提供しなかっ
た。
れたＧａＡｓアイランドである。 ＩＡＰＲＡＴＥ等は
技術に一つの進歩を与えたが、周期的束縛帯域は、高度
のりゾリュウションリソグラフィーと平坦な表面層に円
筒形くぼみのパターンを書きエツチングする選ばれたア
ニソドロピンクエツチングを適用し、それに続いての選
択性の面のエピタキシー的成長、それによってくぼみは
より小さいバンドギャップを有する半導体物質で満たさ
れて円筒形ウェルの列及び行の周期的配列を形成すると
言う煩雑な従来の技術によって形成された。この技術は
、現在では、実際の商業的生産の役には立たず、従って
、この構造は商業的には成功しなかった。かくして、従
来の技術は、容易に製作することができ、ブロッフ振動
のオンセットに帰せられる強い負の微分伝導性を示す量
子ウェル移送効果を与える多次横超格子を提供しなかっ
た。
ブロッフ振動は電子のブラッグ散乱による実空間におけ
る円筒形運動であり、電子はグリッドによって生じた２
次超格子によって形成された減少した域を横に通る。ブ
ロッフ振動を行う電子は、全電流の移送には貢献しない
。従って、電子がブロッフ振動をすればする程、電流は
減少する。このことは、負の微分伝導性効果（ＮＤＣ）
に導くものである。
る円筒形運動であり、電子はグリッドによって生じた２
次超格子によって形成された減少した域を横に通る。ブ
ロッフ振動を行う電子は、全電流の移送には貢献しない
。従って、電子がブロッフ振動をすればする程、電流は
減少する。このことは、負の微分伝導性効果（ＮＤＣ）
に導くものである。
ブロッフ振動の存在は、長い間議論された問題であった
。今日まで、このような現象の直接観察についての報告
はなかった。−船釣には、ブロッフ振動を作り出すよう
に特に設計された構造は、超格子の研究に有益であるこ
と、及びこれらの構造は負の微分伝導性（ＮＤＣ）を示
すことと信じられている。このような構造は、電磁気放
射線の放射ができ、振動周波数はチャンネルに沿って電
場における変化によってチューナプルである。この態様
において、数十テラヘルツの高い周波数が発生されるも
のと考えられる。本発明は、環境温度において強い負の
微分伝導性を発揮する新規な高電子易動度トランジスタ
ー（ＨＥＭＴＳ）を提供することによって、また、従来
技術によって要求されたごとき量子ウェルをエピタキシ
ー的に成長させる必要なしに、このような構造を製作す
る方法を提供することによって、このニーズに合致せん
とするものである。さらに、量子ウェルの高さは、エピ
タキシー的に成長させる構造とは異なり、ゲイトグリレ
ドに通用される電圧を変化させることによって調節する
ことができるものである。このような構造の一つは、先
行刊行物Ｇ、Ｂｅｒｎｓｔｅｉｎ 及びり、に、Ｆｅ
ｒｒｙ の Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｕ
ｌｔｒａ−Ｓｈｏｒｔ ＧａｔｅＭＥＳＦＥＴｓ ａ
ｎｄ Ｂｌｏｃｈ ＦＩＥＴＳ ｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ Ｂｅａｍ Ｌｉｔｈ−ｏｇｒａｐｈｙ″ 及び５ｕ
ｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕ
ｃ−ｔｕｒｅｓ” Ｖｏｌ、２．Ｎｏ、４． ＰＰ ３
７３−３７６＋１９８６ に簡単に開示されている。
。今日まで、このような現象の直接観察についての報告
はなかった。−船釣には、ブロッフ振動を作り出すよう
に特に設計された構造は、超格子の研究に有益であるこ
と、及びこれらの構造は負の微分伝導性（ＮＤＣ）を示
すことと信じられている。このような構造は、電磁気放
射線の放射ができ、振動周波数はチャンネルに沿って電
場における変化によってチューナプルである。この態様
において、数十テラヘルツの高い周波数が発生されるも
のと考えられる。本発明は、環境温度において強い負の
微分伝導性を発揮する新規な高電子易動度トランジスタ
ー（ＨＥＭＴＳ）を提供することによって、また、従来
技術によって要求されたごとき量子ウェルをエピタキシ
ー的に成長させる必要なしに、このような構造を製作す
る方法を提供することによって、このニーズに合致せん
とするものである。さらに、量子ウェルの高さは、エピ
タキシー的に成長させる構造とは異なり、ゲイトグリレ
ドに通用される電圧を変化させることによって調節する
ことができるものである。このような構造の一つは、先
行刊行物Ｇ、Ｂｅｒｎｓｔｅｉｎ 及びり、に、Ｆｅ
ｒｒｙ の Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｕ
ｌｔｒａ−Ｓｈｏｒｔ ＧａｔｅＭＥＳＦＥＴｓ ａ
ｎｄ Ｂｌｏｃｈ ＦＩＥＴＳ ｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ Ｂｅａｍ Ｌｉｔｈ−ｏｇｒａｐｈｙ″ 及び５ｕ
ｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕ
ｃ−ｔｕｒｅｓ” Ｖｏｌ、２．Ｎｏ、４． ＰＰ ３
７３−３７６＋１９８６ に簡単に開示されている。
しかしながら、そこに記載された強い負の微分伝導性の
ため、ブロッフＰＥＴとして設計されたＨＥＭＴは、ブ
ロッフ振動によるものと考えられ、極低温４．２Ｋにお
いてのみ強い負の微分伝導性を発揮した。より高温の７
７に以上においては、この構造は、従来からのＨＥＭＴ
のごとく作用した。この早期の研究は、Ｇ、Ｂｅｒｎｓ
ｔｅｉｎ及びり、Ｋ。
ため、ブロッフＰＥＴとして設計されたＨＥＭＴは、ブ
ロッフ振動によるものと考えられ、極低温４．２Ｋにお
いてのみ強い負の微分伝導性を発揮した。より高温の７
７に以上においては、この構造は、従来からのＨＥＭＴ
のごとく作用した。この早期の研究は、Ｇ、Ｂｅｒｎｓ
ｔｅｉｎ及びり、Ｋ。
ｐｅｒｒｙの” Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎ
ｔｉａｌ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｉｎ Ｌａｔｅｒ
ａｌ ５ｕｒｆａｃｅ ５ｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｓ 、 Ｊ、Ｖａｃ。
ｔｉａｌ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｉｎ Ｌａｔｅｒ
ａｌ ５ｕｒｆａｃｅ ５ｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｓ 、 Ｊ、Ｖａｃ。
Ｓｃｉ、 Ｔｅｃｈｎｏｌ、Ｂ、５ （４）＋１９８７
年７７８月、ｐｐ ９６４−９６６； 及びＧ、Ｂｅ
ｒｎｓｔｅｉｎ及びり、に、Ｆｅｒｒｙの０ｂｓｅｒｖ
ａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｄｉｆｆｅｒｅ
ｎｔｉａｌ Ｃｏｎｄｕｃ−ｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ＦＥ
Ｔ ｗｉｔｈ ５ｔｒｕｃｔｕｒｅｄ Ｇａｔｅ”、
Ｚ、Ｐｈｙｓ。
年７７８月、ｐｐ ９６４−９６６； 及びＧ、Ｂｅ
ｒｎｓｔｅｉｎ及びり、に、Ｆｅｒｒｙの０ｂｓｅｒｖ
ａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｄｉｆｆｅｒｅ
ｎｔｉａｌ Ｃｏｎｄｕｃ−ｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ＦＥ
Ｔ ｗｉｔｈ ５ｔｒｕｃｔｕｒｅｄ Ｇａｔｅ”、
Ｚ、Ｐｈｙｓ。
Ｂ−Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｍａｔｔｅｒ ６７．４４９
−４５２ （１９８７）にも報告されている。
−４５２ （１９８７）にも報告されている。
本発明は、高電子易動度のトランジスター（ＨＥＭＴ）
の従来のゲートに代わる、横表面の超格子に電子的に作
られた量子ウェルを有する環境温度において強い負の微
分性を発揮する新規の高電子易動度トランジスター（Ｈ
ＥＭＴ）を提供することである。
の従来のゲートに代わる、横表面の超格子に電子的に作
られた量子ウェルを有する環境温度において強い負の微
分性を発揮する新規の高電子易動度トランジスター（Ｈ
ＥＭＴ）を提供することである。
横表面の超格子ゲートは電子を３次的に量子化するのに
役立つ。横表面の超格子グリッドは、金属化された部分
の直ぐ下の部分においてのみ界面から電子を使用する。
役立つ。横表面の超格子グリッドは、金属化された部分
の直ぐ下の部分においてのみ界面から電子を使用する。
グリッドの開放帯域において電子密度は使い果たされな
いで、使用された部分に関してポテンシャルウェルに電
子を残す。
いで、使用された部分に関してポテンシャルウェルに電
子を残す。
本発明の方法は、電子ビームリソグラフィーを使用して
、全ての製作準位をパターンしてポテンシャルウェルの
周期性を生じさせる選択性部分のエピタキシーに対する
必要性を無くする。
、全ての製作準位をパターンしてポテンシャルウェルの
周期性を生じさせる選択性部分のエピタキシーに対する
必要性を無くする。
従って、本発明の目的は、環境温度において強い負の微
分伝導性（ＮＤＣ）を発揮する横表面の超格子構造体を
提供することである。
分伝導性（ＮＤＣ）を発揮する横表面の超格子構造体を
提供することである。
また、本発明の目的は、また電子的に作られた量子ウェ
ル部分を有する横表面の超格子を提供することである。
ル部分を有する横表面の超格子を提供することである。
更に１本発明の目的は、電子を３次的に量子化するのに
役立つ横表面の超格子構造体を提供することにある。
役立つ横表面の超格子構造体を提供することにある。
本発明のその他の目的は、エピタキシー的に量子ウェル
を生じさせることなく量子ウェル超格子構造体を製作す
る方法を提供することである。
を生じさせることなく量子ウェル超格子構造体を製作す
る方法を提供することである。
ここに使用するｒ ＬＳＳＬ Ｊという語は、横表面の
超格子を言う。
超格子を言う。
ここに使用するｒ ＨＥＭＴ Ｊという語は、高電子易
動度トランジスターを言う。
動度トランジスターを言う。
ここに使用するｒ ＮＤＣ″Ｊという語は、負の微分伝
導性を言う。
導性を言う。
ここに使用するｒＦＥＴ”」という語は、場効果トラン
ジスターを言う。
ジスターを言う。
ここに使用するｒＢｌｏｃｈＦＥＴＪ ［ブロソフＦ
ＥＴ ）という語は、従来のゲートがブロッフ振動のオ
ンセントによって強い負の微分伝導性を発揮する横表面
の超格子構造によって置き換えられた場効果トランジス
ターを言う。
ＥＴ ）という語は、従来のゲートがブロッフ振動のオ
ンセントによって強い負の微分伝導性を発揮する横表面
の超格子構造によって置き換えられた場効果トランジス
ターを言う。
第１図に関し、横表面超格子構造体（１０）はブロッフ
振動に帰せられると考えられるその強い負の微分伝導性
によるブロッフＰＥＴとして設計された新規の量子構造
である。その最も簡単な態様において、この構造は、電
子を３次的に量子化し、それによって、負の微分伝導性
の制御されたゲートを提供するグリッド構造（１１）か
ら成る横表面超格子によって、そのゲートが置き換えら
れたＨＥＭＴとして記載される。操作において、電子は
量子ウェル（１２）内の表面に平行な両方の横方向に閉
じ込められる。
振動に帰せられると考えられるその強い負の微分伝導性
によるブロッフＰＥＴとして設計された新規の量子構造
である。その最も簡単な態様において、この構造は、電
子を３次的に量子化し、それによって、負の微分伝導性
の制御されたゲートを提供するグリッド構造（１１）か
ら成る横表面超格子によって、そのゲートが置き換えら
れたＨＥＭＴとして記載される。操作において、電子は
量子ウェル（１２）内の表面に平行な両方の横方向に閉
じ込められる。
第２図に関し、ブロッフＦＥＴ（１０）は、ＨＥＭＴｓ
に対して通常用いられるヘテロ構造物質をドーピングし
た典型的モジュレイションから製作される。
に対して通常用いられるヘテロ構造物質をドーピングし
た典型的モジュレイションから製作される。
一つの具体例において、ＧａＡｓキャップＮ（図に示さ
れていない）は、Ｓｔで３．５ ｘ １０” ｃｍ−’
までドウピングされ厚さ７．５ｎｍであった。これは、
同様にキャップ層にドウピングした３０ｎｍの厚さのＡ
ｌＧａＡｓ第１半導体層（１４）の上にあった。未ドウ
ピングの５ｎｍのＧａＡｌＡｓ層（１５）は、未ドウピ
ングのＧａＡｓ緩衝層（１６）から分離された。
れていない）は、Ｓｔで３．５ ｘ １０” ｃｍ−’
までドウピングされ厚さ７．５ｎｍであった。これは、
同様にキャップ層にドウピングした３０ｎｍの厚さのＡ
ｌＧａＡｓ第１半導体層（１４）の上にあった。未ドウ
ピングの５ｎｍのＧａＡｌＡｓ層（１５）は、未ドウピ
ングのＧａＡｓ緩衝層（１６）から分離された。
全ての製作準位は、電子ビームリソグラフィーでパター
ンされた。細長いみぞで隔離されたメサ及び結合パッド
は３００μ印の場に暴露されたが、ゲートグリッド（第
３図）を含むメサ上のパターンは８９μｍの場に暴露さ
れた。ソース及びドレーンのオーム接触（１７）及び（
１８）は、４５０℃で５分間合金化したＮｉ重なり層と
共融のＡｕＧｅから形成された。ソース−ドレーン空間
は９μｍであった。ゲートグリッド（１１）を伝導チャ
ンネル（１９）に接近させるために、キャップ層はソー
ス（１７）とドレーン（１８）との間から完全に離れて
エツチングされた。
ンされた。細長いみぞで隔離されたメサ及び結合パッド
は３００μ印の場に暴露されたが、ゲートグリッド（第
３図）を含むメサ上のパターンは８９μｍの場に暴露さ
れた。ソース及びドレーンのオーム接触（１７）及び（
１８）は、４５０℃で５分間合金化したＮｉ重なり層と
共融のＡｕＧｅから形成された。ソース−ドレーン空間
は９μｍであった。ゲートグリッド（１１）を伝導チャ
ンネル（１９）に接近させるために、キャップ層はソー
ス（１７）とドレーン（１８）との間から完全に離れて
エツチングされた。
第３図に関して、１１００ｎ ＰＭＭＡ （ポリメチル
メタクリレート）抵抗層を、暴露して、その間に量子ウ
ェル構造を形成する規則的に離れた垂直グリッドライン
（２１）と水平グリッドライン（２２）から成るグリッ
ドパターンを形成するため４０ＫＶビームを持った修正
走査電子顕微鏡が使用された。ある好ましい具体例にお
いて、熱的に蒸発されたショッツキー金属はリフトオフ
されてグリッド構造を提供する。また、ある具体例にお
いては、グリッドは１７０ｎ＊のピッチ上名目４０ｎｍ
のラインから成り、厚さ２０ｎｍであった。
メタクリレート）抵抗層を、暴露して、その間に量子ウ
ェル構造を形成する規則的に離れた垂直グリッドライン
（２１）と水平グリッドライン（２２）から成るグリッ
ドパターンを形成するため４０ＫＶビームを持った修正
走査電子顕微鏡が使用された。ある好ましい具体例にお
いて、熱的に蒸発されたショッツキー金属はリフトオフ
されてグリッド構造を提供する。また、ある具体例にお
いては、グリッドは１７０ｎ＊のピッチ上名目４０ｎｍ
のラインから成り、厚さ２０ｎｍであった。
グリッドはショッツキーバリアーを形成する任意の金属
で形成される。適当な金属はニッケル、白金、チタン、
アルミニウム及びパラジウムを包含するが、これらに限
定されるものではない。
で形成される。適当な金属はニッケル、白金、チタン、
アルミニウム及びパラジウムを包含するが、これらに限
定されるものではない。
第１及び第３図に描かれたグリッドのパターンは、実質
的に四角なパターンから成るが、方形、円形、卵形、ダ
イヤモンド形等を包含する種々の形状であるが、これに
限定されるものではない。
的に四角なパターンから成るが、方形、円形、卵形、ダ
イヤモンド形等を包含する種々の形状であるが、これに
限定されるものではない。
第４図において、ブロッフＦＥＴ （３０）は、ダイヤ
モンド形状の量子ウェル帯域（３２）を形成するダイヤ
モンドパターンのグリッド（３１）を有する。さらに、
他の具体例が第５図に描かれているが、ここでは、ゲー
トグリッド（４１）は、円形又は卵形の量子ウェル（４
２）を形成している。
モンド形状の量子ウェル帯域（３２）を形成するダイヤ
モンドパターンのグリッド（３１）を有する。さらに、
他の具体例が第５図に描かれているが、ここでは、ゲー
トグリッド（４１）は、円形又は卵形の量子ウェル（４
２）を形成している。
本発明の構造体がプロラフ振動効果による強い負の微分
伝導性を示すブロッフＦＥＴとして操作する量子ウェル
及び温度における電子状態の数は、グリッド空間を変え
ることによって変えられる。
伝導性を示すブロッフＦＥＴとして操作する量子ウェル
及び温度における電子状態の数は、グリッド空間を変え
ることによって変えられる。
本願発明者の最初のこのよう構造体は、多くの使用に満
足でない液体ヘリュム温度（４，２Ｋ）においてのみ強
い負の微分を示した。
足でない液体ヘリュム温度（４，２Ｋ）においてのみ強
い負の微分を示した。
本願発明者等は、環境温度において強い負の微分伝導性
を発揮するＨＥＭＴ又はＦＥＴを生ずるためには、周期
性が８００人より少なくなければならないことを発見し
た。−船釣に言えば、周期は電子の平均フリーパスより
小さくなければならない。
を発揮するＨＥＭＴ又はＦＥＴを生ずるためには、周期
性が８００人より少なくなければならないことを発見し
た。−船釣に言えば、周期は電子の平均フリーパスより
小さくなければならない。
空間が小さければ小さい程、構造体の操作温度が高く、
逆にまた大きければ大きい程低い。極めて低い温度にお
いてのみ負の微分伝導性を発揮するだけの早期の構造体
においては、平均フリーパスは約２０００人であった。
逆にまた大きければ大きい程低い。極めて低い温度にお
いてのみ負の微分伝導性を発揮するだけの早期の構造体
においては、平均フリーパスは約２０００人であった。
かくして、グリッド構造によって形成される量子ウェル
帯域の形状は、周期性の誘導には重要ではないが、グリ
ッド空間は、上記の検討の如く、操作温度及びこの発明
の超格子構造体の特徴の決定に重要である。
帯域の形状は、周期性の誘導には重要ではないが、グリ
ッド空間は、上記の検討の如く、操作温度及びこの発明
の超格子構造体の特徴の決定に重要である。
第６図に関し、本発明の好ましい具体例においては、プ
ロラフＦＥＴ （６０）のゲート（６１）は、ゲート酸
化物（６３）内に置かれたショッツキーバリヤー金属ド
ツト（６２）の２次超格子整列から成る。このドツト整
列は、反対層において界面に沿って超格子ポテンシャル
を生じる。現在の好ましい具体例においては、プラズマ
エツチング設計用のマスクとして小さい金のドツトが用
いられる。
ロラフＦＥＴ （６０）のゲート（６１）は、ゲート酸
化物（６３）内に置かれたショッツキーバリヤー金属ド
ツト（６２）の２次超格子整列から成る。このドツト整
列は、反対層において界面に沿って超格子ポテンシャル
を生じる。現在の好ましい具体例においては、プラズマ
エツチング設計用のマスクとして小さい金のドツトが用
いられる。
第７図と第８図に最もよく示されるごとく、エツチング
後、ドツトはピラー（６４）として残され、得られた孔
（６５）は、ショッツキーバリヤーを提供する金又は他
の適当な金属（６６）で満たされる。この構造体におい
ては、ジョツキ−金属はピラーの周囲の孔を充填し、ピ
ラーそのものをカバーして超格子グリッドのトップ層（
６７）を形成する。ひとかたまりの電子（６８）がポテ
ンシャル量子ウェルを形成する。
後、ドツトはピラー（６４）として残され、得られた孔
（６５）は、ショッツキーバリヤーを提供する金又は他
の適当な金属（６６）で満たされる。この構造体におい
ては、ジョツキ−金属はピラーの周囲の孔を充填し、ピ
ラーそのものをカバーして超格子グリッドのトップ層（
６７）を形成する。ひとかたまりの電子（６８）がポテ
ンシャル量子ウェルを形成する。
第８図に最もよく示されるように、本発明の好ましい具
体例を生ずる方法は、グリッドのより精密なより正確な
空間、従ってこの構造体の特性及び操作温度の設計及び
制御におけるより大きい柔軟性を与えることである。
体例を生ずる方法は、グリッドのより精密なより正確な
空間、従ってこの構造体の特性及び操作温度の設計及び
制御におけるより大きい柔軟性を与えることである。
第９図は、この発明の構造体の一般的伝導帯エネルギー
をグラフ式に描いたものである。ギャップは、表面超格
子ポテンシャルの振動によってに・πル（ここにＬはＬ
ＳＳＬの周期性である）において開かれる。
をグラフ式に描いたものである。ギャップは、表面超格
子ポテンシャルの振動によってに・πル（ここにＬはＬ
ＳＳＬの周期性である）において開かれる。
Ｄ、Ｃ，電流−電圧特性は、室温、７７Ｋ及び以下にお
いて得られた。室温及び７７Ｋにおいて、第２図に関連
して記載したシメンジョンを有する構造体のドレーン特
性は典型的な標準の場効果トランジスターであった。他
方、液体へリューム温度、４．２Ｋにおいてテストした
構造体は、増大した逆ゲートバイアスの大きさにおいて
増大する顕著なＮＤＣ帯域を示した。
いて得られた。室温及び７７Ｋにおいて、第２図に関連
して記載したシメンジョンを有する構造体のドレーン特
性は典型的な標準の場効果トランジスターであった。他
方、液体へリューム温度、４．２Ｋにおいてテストした
構造体は、増大した逆ゲートバイアスの大きさにおいて
増大する顕著なＮＤＣ帯域を示した。
第１０図は、低温度（４，２Ｋ）においてＧａＡｓ Ｍ
ＯＤＦＥＴにおいで形成されたプロラフＦＥＴの電流−
電圧特性をグラフ式に説明する。ゲートは、第１図及び
第２図に示されたグリッドで、ＧａＡＳ／ＧａＡ ＩＡ
ｓ界面において反対層に横表面の超格子を押し付ける。
ＯＤＦＥＴにおいで形成されたプロラフＦＥＴの電流−
電圧特性をグラフ式に説明する。ゲートは、第１図及び
第２図に示されたグリッドで、ＧａＡＳ／ＧａＡ ＩＡ
ｓ界面において反対層に横表面の超格子を押し付ける。
特に、最も負の電圧において、カーブは輸送に対して期
待された態様及びミニバンドにおけるプロラフ振動を正
確に示す。ドレーン電場は増大するが、インターバンド
トンネル化に必要な以下に止まるので、電子の増大数は
、振動することが期待され、それ故、電流運搬プロセス
から除かれる。
待された態様及びミニバンドにおけるプロラフ振動を正
確に示す。ドレーン電場は増大するが、インターバンド
トンネル化に必要な以下に止まるので、電子の増大数は
、振動することが期待され、それ故、電流運搬プロセス
から除かれる。
このことは、電子の大部分が振動し、全電流が減少する
まで益々高い場において進む。
まで益々高い場において進む。
試験設備から効果を排除するために、グリッドとして同
じ全シメンジョンの固体ゲートを用いて同じ材料から構
造体を作った。これらはプロラフＦＥＴに全く同じに試
験した。第１１図に示されるように、これらのカーブは
ＮＤＣの証拠を示さない。
じ全シメンジョンの固体ゲートを用いて同じ材料から構
造体を作った。これらはプロラフＦＥＴに全く同じに試
験した。第１１図に示されるように、これらのカーブは
ＮＤＣの証拠を示さない。
この物質におけるピンチオフ電流が固体ゲート構造体に
対して−ＩＶｏｌｔより僅かに大きいことが分かる。し
かしながら、 −３Ｖｏｌｔ程度では、電荷がなおウ
ェルに存在することを示すプロラフＦＥＴ （１０）に
おけるドレーン電流を止めるには充分でないことが第１
２図で分かる。このことは、この高度にトッピングした
物質における長さの消耗から理解できる。ウェル（２３
）は機械的にカップルされない限り、流れる電流がない
ことが期待される。
対して−ＩＶｏｌｔより僅かに大きいことが分かる。し
かしながら、 −３Ｖｏｌｔ程度では、電荷がなおウ
ェルに存在することを示すプロラフＦＥＴ （１０）に
おけるドレーン電流を止めるには充分でないことが第１
２図で分かる。このことは、この高度にトッピングした
物質における長さの消耗から理解できる。ウェル（２３
）は機械的にカップルされない限り、流れる電流がない
ことが期待される。
プロラフＦＥＴ曲線の顕著な特徴は、高い逆ゲート電圧
において明白な強いＮＤＣである。これらの特徴は更に
次のように説明することができる。
において明白な強いＮＤＣである。これらの特徴は更に
次のように説明することができる。
構造体がピンチオフに近い場合、チャンネルにおける電
子は、弱くカップリングされた量子ボックスにもっと充
分に局限化される。かくして、ボックスにおける電子の
局限化によって強化された強い超格子ポテンシャルがあ
る。ゲートポテンシャルがより正にされ、チャンネル密
度が増大するので、超格子ポテンシャルは、バンクグラ
ンド担体密度のスクリーニングによって弱められる。フ
ェルミ準位は担体の高密度がある伝導帯に入るので、表
面に沿って比較的小さいポテンシャルモジュレイション
がある。伝導帯がフェルミ準位に関して充分に上がり、
そしてバンドがＬＳＳＬを生じるに充分に曲がるのは、
２−ＤＥＣが金属の下で使い果たされる時のみである。
子は、弱くカップリングされた量子ボックスにもっと充
分に局限化される。かくして、ボックスにおける電子の
局限化によって強化された強い超格子ポテンシャルがあ
る。ゲートポテンシャルがより正にされ、チャンネル密
度が増大するので、超格子ポテンシャルは、バンクグラ
ンド担体密度のスクリーニングによって弱められる。フ
ェルミ準位は担体の高密度がある伝導帯に入るので、表
面に沿って比較的小さいポテンシャルモジュレイション
がある。伝導帯がフェルミ準位に関して充分に上がり、
そしてバンドがＬＳＳＬを生じるに充分に曲がるのは、
２−ＤＥＣが金属の下で使い果たされる時のみである。
ミニバンド効果を観察するに、電子は、表面超格子の周
期よりも長いインエラスツンクの平均フリーパスの長さ
を持たなければならない。これらの層における易動度は
、平均フリーパスが約２０００人に見積もられ、その効
果は第２図の構造体において最低温度においてのみ見ら
れるごときものである。
期よりも長いインエラスツンクの平均フリーパスの長さ
を持たなければならない。これらの層における易動度は
、平均フリーパスが約２０００人に見積もられ、その効
果は第２図の構造体において最低温度においてのみ見ら
れるごときものである。
この発明の構造はＧａＡｓ及びＧａＡｌＡｓから成るご
とく示されたが、所望ならば、そして第ＩＩ−ＶＩ族又
は第■−■族の化合物又はシリコンから選択的に選ばれ
るならば、その他の半導体物質が利用できる。
とく示されたが、所望ならば、そして第ＩＩ−ＶＩ族又
は第■−■族の化合物又はシリコンから選択的に選ばれ
るならば、その他の半導体物質が利用できる。
本発明の横表面超格子構造体は、所望の量子ウェル移送
効果を達成する点から、従来の層化超格子よりも着想的
並びに技術的利点を提供するものである。本質において
、この理由は、１次の層化超格子におけるミニバンドは
、実際のミニギャップによって分離されていないで、２
次の横の連続体の状態によって結合されていることであ
る。電子は、超格子の平面に平行な方向において、より
高いエネルギーに散乱することによって、ミニギャップ
を避けることができる。真のミニギャップを作るために
は、量子化の多次超格子が要求される。このことは、量
子化された逆層に押しつけられた横の超格子によって達
成できる。
効果を達成する点から、従来の層化超格子よりも着想的
並びに技術的利点を提供するものである。本質において
、この理由は、１次の層化超格子におけるミニバンドは
、実際のミニギャップによって分離されていないで、２
次の横の連続体の状態によって結合されていることであ
る。電子は、超格子の平面に平行な方向において、より
高いエネルギーに散乱することによって、ミニギャップ
を避けることができる。真のミニギャップを作るために
は、量子化の多次超格子が要求される。このことは、量
子化された逆層に押しつけられた横の超格子によって達
成できる。
バンド構造を制御するためゲートポテンシャルの適用は
、特に、有利である。伝導帯におけるギャップは、赤外
線放射線の調整された検出器としての適用のため変える
ことができる。さらに、プロソフ振動が正しいことが示
されるならば、電磁気放射線の放射が可能である。更に
、振動周波数は、電場における変化によって調整可能で
ある。
、特に、有利である。伝導帯におけるギャップは、赤外
線放射線の調整された検出器としての適用のため変える
ことができる。さらに、プロソフ振動が正しいことが示
されるならば、電磁気放射線の放射が可能である。更に
、振動周波数は、電場における変化によって調整可能で
ある。
この態様において、数十テラハイツのごとき高い周波数
が発生できることが考えられる。更に、本発明のブロッ
フＦＥＴによる構造体によって達成される極めて大きい
ピーク対バレーの比は、高周波数オツシレーター及びア
ンブリファイヤーのごとき機器を優れたものにする。
が発生できることが考えられる。更に、本発明のブロッ
フＦＥＴによる構造体によって達成される極めて大きい
ピーク対バレーの比は、高周波数オツシレーター及びア
ンブリファイヤーのごとき機器を優れたものにする。
以上のごとく、本発明は具体例をもって説明されたが、
本発明はこれによって限定されるものではない。
本発明はこれによって限定されるものではない。
第１図は、本発明のによる横表面超格子構造体の一具体
例の説明図である。 第２図は、第１図の線２−２に沿った断面図である。 第３図は、ゲート電極に使用されるグリッド構造の一具
体例を描いた本発明の構造体の上から見た図である。 第４図は、グリッド構造の他の具体例を示す本発明の構
造体の上から見た図である。 第５図は、グリッド構造の今一つ他の具体例を示す本発
明の構造体の上から見た図である。 第６図は、ショッツキー金属ドツトの２次超格子配列が
第１層の表面上に置かれて逆層における界面に沿って超
格子ポテンシャルを生ずる構成の下での好ましい具体例
のゲートの説明図である。 第７図は、プラズマエツチング及び金属化を伴った第６
図の構造体の一部切断した説明図である。 第８図は、第６図の線８−８に沿った断面図である。 第９図は、本発明の構造体の一般的伝導帯エネルギー構
造を示すグラフである。 第１０図は、４．２ＫにおけるブロソフＦＥＴに対する
実験的電流−電圧特性を示すグラフである。 第１１図は、ゲートがプロソフＦＥＴと同じ全シメンジ
ョンを有する４、２Ｋにおけ固体ＨＥＭＴに対する実験
的電流−電圧特性を示すグラフである。
例の説明図である。 第２図は、第１図の線２−２に沿った断面図である。 第３図は、ゲート電極に使用されるグリッド構造の一具
体例を描いた本発明の構造体の上から見た図である。 第４図は、グリッド構造の他の具体例を示す本発明の構
造体の上から見た図である。 第５図は、グリッド構造の今一つ他の具体例を示す本発
明の構造体の上から見た図である。 第６図は、ショッツキー金属ドツトの２次超格子配列が
第１層の表面上に置かれて逆層における界面に沿って超
格子ポテンシャルを生ずる構成の下での好ましい具体例
のゲートの説明図である。 第７図は、プラズマエツチング及び金属化を伴った第６
図の構造体の一部切断した説明図である。 第８図は、第６図の線８−８に沿った断面図である。 第９図は、本発明の構造体の一般的伝導帯エネルギー構
造を示すグラフである。 第１０図は、４．２ＫにおけるブロソフＦＥＴに対する
実験的電流−電圧特性を示すグラフである。 第１１図は、ゲートがプロソフＦＥＴと同じ全シメンジ
ョンを有する４、２Ｋにおけ固体ＨＥＭＴに対する実験
的電流−電圧特性を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）上表面、下表面及び両側端を有する第１型半導体物
質の薄い均一平坦な層である第１層、該第１型及び第２
型半導体物質の結合帯と伝導帯との間の予め定められた
エネルギーギャップを示している第２型半導体物質の第
２層、異なった半導体物質の該第１及び第２層を分離す
る伝導チャンネル手段、該第１及び第２半導体の間に形
成された伝導チャンネル、該第１層の上表面の中央部分
内に位置し該チャンネル手段と連通するゲート手段から
成り、該ゲートは該パターン内に一定の間隔を置いた多
数の孔を有するゲートパターンを形成する開いたショッ
ツキー金属グリッドから成り、該孔の各々は全ての側で
ショッツキー金属壁によって分離されており、電子的に
作り出された多次電荷担体束縛帯域が該キャップ層内に
横に配置され該グリッドの各孔の壁によって囲まれてお
り、電子的に作り出された該束縛帯域は８００Åより小
さい周期数を有する量子ウェルとして作用する環境温度
において負の微分伝導性を示す横表面超格子構造体。 ２）該第１型及び第２型半導体物質は第II−VI族半導体
物質から選ばれる第１項の横表面超格子構造体。 ３）該第１型及び第２型半導体物質は第III−Ｖ族半導
体物質から選ばれる第１項の横表面超格子構造体。 ４）該半導体物質の第１層はＧａ＿ｘＡｌ＿１＿−＿ｘ
Ａｓの比較的薄い概して均一な層から成り、第２層はＧ
ａＡｓから成る第１項の横表面超格子構造体。 ５）さらに、上表面の両側端におけるドレーン及びソー
ス電極、該ドレーン及びソース電極と協同作用するゲー
ト接触手段、及び該第１層の中央部分によって形成され
てトランジスターを提供するゲートから成る第１項の横
表面超格子構造体。 ６）さらに、上表面の両側端におけるドレーン及びソー
ス電極、該ドレーン及びソース電極と協同作用するゲー
ト接触手段、及び該第１層の中央部分によって形成され
てトランジスターを提供するゲートから成る第４項の横
表面超格子構造体。 ７）上表面、下表面及び両側端を有する第１型半導体物
質の薄い均一平坦な層である第１層、該第１層の上表面
の中央部分内の２次パターンに配置され該第１層の上表
面の上に延長している多数の間隔を置いたピラー（柱）
、該ピラー間の間隙によって形成されショッツキー金属
で満たされたチャンネル、該第１型及び第２型半導体物
質の結合帯と伝導帯との間の予め定められたエネルギー
ギャップを示している第２型半導体物質の第２層、異な
った半導体物質の該第１及び第２層を分離する伝導チャ
ンネル手段から成り、該金属は該第一半導体層の該中央
部分の上に連続したショッツキー金属表面を形成するよ
うに該ピラーのトップを被覆し、該上層の中央部分は多
数の電子的に作り出された量子ウェルを形成するのに役
立つ負の微分伝導性を示す横表面超格子構造体。 ８）該第１型及び第２型半導体物質は第II−VI族半導体
物質から選ばれる第７項の横表面超格子構造体。 ９）該第１型及び第２型半導体物質は第III−Ｖ族半導
体物質から選ばれる第７項の横表面超格子構造体。 １０）該半導体物質の第１層はＧａ＿ｘＡｌ＿１＿−＿
ｘＡｓの比較的薄い概して均一な層から成り、第２層は
ＧａＡｓから成る第７項の横表面超格子構造体。 １１）さらに、上表面の両側端におけるドレーン及びソ
ース電極、該ドレーン及びソース電極と協同作用するゲ
ート接触手段、及び該第１層の中央部分によって形成さ
れてトランジスターを提供するゲートから成る第７項の
横表面超格子構造体。 １２）さらに、上表面の両側端におけるドレーン及びソ
ース電極、該ドレーン及びソース電極と協同作用するゲ
ート接触手段、及び該第１層の中央部分によって形成さ
れてトランジスターを提供するゲートから成る第１０項
の横表面超格子構造体。 １３）該ピラー間の空間の周期数は８００Åより小さい
第７項の横表面超格子構造体。 １４）該ピラー間の空間の周期数は８００Åより小さい
第１１項の横表面超格子構造体。 １５）該ピラー間の空間の周期数は８００Åより小さい
第１１項の横表面超格子構造体。 １６）上表面、下表面及び両側端を有する第１型半導体
物質の薄い均一平坦な層である第１層、該第１層の上表
面の中央部分内の２次パターンに配置され該第１層の上
表面の上に延長している多数の間隔を置いたピラー（柱
）、該ピラー間の間隙によって形成されショッツキー金
属で満たされたチャンネル、該第１型及び第２型半導体
物質の結合帯と伝導帯との間の予め定められたエネルギ
ーギャップを示している第２型半導体物質の第２層、異
なった半導体物質の該第１及び第２層を分離する伝導チ
ャンネル手段、該上表面の両側端におけるドレーン及び
ソース電極、及び該ドレーン及びソース電極と協同作用
するゲート接触手段及び該第１層の中央部分によって形
成されたゲートから成り、該金属は該第一半導体層の該
中央部分の上に連続したショッツキー金属表面を形成す
るように該ピラーのトップを被覆し、該上層の中央部分
は多数の電子的に作り出された量子ウェルを形成するの
に役立つ負の微分伝導性を示す横表面超格子構造体のゲ
ートを有する高電子易動度トランジスター。 １７）該第１型及び第２型半導体物質は第II−VI族半導
体物質から選ばれる第１６項のトランジスター。 １８）該第１型及び第２型半導体物質は第III−Ｖ族半
導体物質から選ばれる第１６項のトランジスター。 １９）該半導体物質の第１層はＧａ＿ｘＡｌ＿１＿−＿
ｘＡｓの比較的薄い概して均一な層から成り、第２層は
ＧａＡｓから成る第１６項のトランジスター。 ２０）該ピラー間の空間の周期数は８００Åより小さい
第１６項のトランジスター。 ２１）該ピラー間の空間の周期数は８００Åより小さい
第１９項のトランジスター。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1988-02-24 US US07/159,721 patent/US4872038A/en not_active Expired - Fee Related
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- 1989-02-23 MX MX15053A patent/MX164275B/es unknown
- 1989-02-24 EP EP89301840A patent/EP0335498A3/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4872038A (en) | 1989-10-03 |
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