JPH05190875A - 半導体デバイス - Google Patents
半導体デバイスInfo
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- JPH05190875A JPH05190875A JP4179400A JP17940092A JPH05190875A JP H05190875 A JPH05190875 A JP H05190875A JP 4179400 A JP4179400 A JP 4179400A JP 17940092 A JP17940092 A JP 17940092A JP H05190875 A JPH05190875 A JP H05190875A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/10—Arrangements for measuring electric power or power factor by using square-law characteristics of circuit elements, e.g. diodes, to measure power absorbed by loads of known impedance
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体デバイス、特に無線周波数を検出する
デバイスを提供することにある。 【構成】 無線周波数検出器用の半導体は、オーム接触
層（２）、ＧａＡｓのような第１半導体材料で形成さ
れ、厚さがｌ1 の非ドープ層（３）、第１半導体材料よ
りもバンドギャップが大きいＡｌＧａＡｓのような第２
半導体材料で形成され、層内の移動が主としてイントラ
バンド・トンネルによりなされるような層厚にされてい
る非ドープ層（４）、第１半導体材料で形成され、厚さ
がｌ2 、ここでｌ2 ＞２０ｌ1 である第２非ドープ層
（５）及び第２オーム接触層（６）を積層して構成され
ている。第１半導体材料で形成された層の厚さの違いは
デバイスの電流密度／印加電圧特性の非対象性の根源で
ある。ｎ+ 層（９）は「バンド・ベンデイング」を減ら
し、電流密度を上げるために真性第１材料で形成された
第２層に組み込まれる。
デバイスを提供することにある。 【構成】 無線周波数検出器用の半導体は、オーム接触
層（２）、ＧａＡｓのような第１半導体材料で形成さ
れ、厚さがｌ1 の非ドープ層（３）、第１半導体材料よ
りもバンドギャップが大きいＡｌＧａＡｓのような第２
半導体材料で形成され、層内の移動が主としてイントラ
バンド・トンネルによりなされるような層厚にされてい
る非ドープ層（４）、第１半導体材料で形成され、厚さ
がｌ2 、ここでｌ2 ＞２０ｌ1 である第２非ドープ層
（５）及び第２オーム接触層（６）を積層して構成され
ている。第１半導体材料で形成された層の厚さの違いは
デバイスの電流密度／印加電圧特性の非対象性の根源で
ある。ｎ+ 層（９）は「バンド・ベンデイング」を減ら
し、電流密度を上げるために真性第１材料で形成された
第２層に組み込まれる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイス、特に
無線周波数検出用のデバイスに関する。
無線周波数検出用のデバイスに関する。
【０００２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第１オ
ーム、第１半導体材料で形成され、厚さがｌ1 の第１非
ドープ層、上記第１半導体材料よりバンドギャップが大
きい第２半導体材料で形成され、主としてイントラバン
ド・トンネルにより移動が起こるような厚さにされてい
る非ドープ層、前記第１半導体材料で形成され、厚さが
ｌ2 、ここで、ｌ2 ＞２０ｌ1 である第２非ドープ層及
び第２オーム接触層を積層して成る半導体デバイスを提
供できる。好ましくは、前記第１半導体材料はＧａＡ
ｓ、同じく第２半導体材料はＡｌＧａＡｓであることが
望ましい。
ーム、第１半導体材料で形成され、厚さがｌ1 の第１非
ドープ層、上記第１半導体材料よりバンドギャップが大
きい第２半導体材料で形成され、主としてイントラバン
ド・トンネルにより移動が起こるような厚さにされてい
る非ドープ層、前記第１半導体材料で形成され、厚さが
ｌ2 、ここで、ｌ2 ＞２０ｌ1 である第２非ドープ層及
び第２オーム接触層を積層して成る半導体デバイスを提
供できる。好ましくは、前記第１半導体材料はＧａＡ
ｓ、同じく第２半導体材料はＡｌＧａＡｓであることが
望ましい。
【０００３】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。添付図面の図１を参照して説明すると、本発
明による半導体デバイスは基板１を有し、その基板はｎ
形材料でドープされるか、半絶縁材料で形成され、かつ
その上に蒸着される層２の材料と格子状に結合される。
層２は第１半導体材料を用いて形成され、その上に形成
される層３との接合でオーム接触となるようにｎ+ 形に
ドープされている。層３は第１半導体材料で形成されて
いるが、ドープはされていない。そして、層３の厚さは
ｌ1 にされている。
説明する。添付図面の図１を参照して説明すると、本発
明による半導体デバイスは基板１を有し、その基板はｎ
形材料でドープされるか、半絶縁材料で形成され、かつ
その上に蒸着される層２の材料と格子状に結合される。
層２は第１半導体材料を用いて形成され、その上に形成
される層３との接合でオーム接触となるようにｎ+ 形に
ドープされている。層３は第１半導体材料で形成されて
いるが、ドープはされていない。そして、層３の厚さは
ｌ1 にされている。
【０００４】層４は層３上に形成され、第１半導体材料
よりバンドギャップが大きい第２半導体材料をドープせ
ずに用いている。伝導帯のギャップ・オフセットは１０
kbＴより大きい。ここで、kbはボルツマン定数であり、
Ｔ＝３００Ｋである。層４の厚さはイントラバンドによ
りその移動が行われるような厚さにされている。
よりバンドギャップが大きい第２半導体材料をドープせ
ずに用いている。伝導帯のギャップ・オフセットは１０
kbＴより大きい。ここで、kbはボルツマン定数であり、
Ｔ＝３００Ｋである。層４の厚さはイントラバンドによ
りその移動が行われるような厚さにされている。
【０００５】層５は第１半導体材料をドープせずに層４
全体にわたって形成されており、層５の厚さは他方の真
性第１半導体材料層３の厚さｌ1 と異なった厚さｌ2 に
されている。どちらかの層を厚くすることによって、デ
バイスの動作方向を変えることができる。厚さｌ1 ，ｌ
2 の大小比は、少なくとも２０：１にすることが望まし
い。ｌ1 とｌ2 の和によりデバイスの容量が決まり、層
の直列抵抗と共にこの容量はデバイスの動作周波数の上
限を定める。
全体にわたって形成されており、層５の厚さは他方の真
性第１半導体材料層３の厚さｌ1 と異なった厚さｌ2 に
されている。どちらかの層を厚くすることによって、デ
バイスの動作方向を変えることができる。厚さｌ1 ，ｌ
2 の大小比は、少なくとも２０：１にすることが望まし
い。ｌ1 とｌ2 の和によりデバイスの容量が決まり、層
の直列抵抗と共にこの容量はデバイスの動作周波数の上
限を定める。
【０００６】第１半導体材料で形成された層６はｎ+ に
ドープされて層５全体にわたって形成され、層５とオー
ム接触するようにされている。
ドープされて層５全体にわたって形成され、層５とオー
ム接触するようにされている。
【０００７】各層の端面は、層に対して電気的な接続が
なされるように、層２の所までエッチングで除去されて
いる。
なされるように、層２の所までエッチングで除去されて
いる。
【０００８】図１のデバイスの構成において、第１半導
体材料は好ましくはＧａＡｓ、第２半導体材料は好まし
くはＡｌＧａＡｓであることが望ましい。層の好ましい
厚さの例は、層２と６が０．５〜１．０μｍ、層３と５
のいずれか薄い方が５〜２５ｎｍ、層３と５のいずれか
厚い方が１００ｎｍ〜０．５μｍである。このようなデ
バイスはミリ波の周波数範囲で動作させることが望まし
い。
体材料は好ましくはＧａＡｓ、第２半導体材料は好まし
くはＡｌＧａＡｓであることが望ましい。層の好ましい
厚さの例は、層２と６が０．５〜１．０μｍ、層３と５
のいずれか薄い方が５〜２５ｎｍ、層３と５のいずれか
厚い方が１００ｎｍ〜０．５μｍである。このようなデ
バイスはミリ波の周波数範囲で動作させることが望まし
い。
【０００９】上述したダイオード・デバイスは一般の半
導体技術を用いて単純なメサ形に形成してもよい。これ
とは別の製造技術を使用してもよい。また、ＧａＡｓや
ＡｌＧａＡｓのみならず他の適当な材料を用いることも
できる。
導体技術を用いて単純なメサ形に形成してもよい。これ
とは別の製造技術を使用してもよい。また、ＧａＡｓや
ＡｌＧａＡｓのみならず他の適当な材料を用いることも
できる。
【００１０】図２は本発明による第２半導体デバイスの
構造を概略的に示したものである。デバイスは図１の実
施例と同じ基板１と層２〜６の他、更に層２と３との間
の層７と、層５と６の間の層８により構成されている。
層７と８は第１半導体材料（例えばＧａＡｓ）にｎ形を
ドープして形成されている。ドープ密度は層２と６の密
度より小さいが、層７と８の両方が同じである必要がな
い。
構造を概略的に示したものである。デバイスは図１の実
施例と同じ基板１と層２〜６の他、更に層２と３との間
の層７と、層５と６の間の層８により構成されている。
層７と８は第１半導体材料（例えばＧａＡｓ）にｎ形を
ドープして形成されている。ドープ密度は層２と６の密
度より小さいが、層７と８の両方が同じである必要がな
い。
【００１１】層７と８はオーム接触層２と６に要求され
るドープ密度に無関係に電流密度を決めることが可能で
ある。層７と８の厚さは零（すなわち、図１の実施例の
場合）から所望の動作周波数を得ることができる最大許
容直列抵抗により定まる最大厚さの範囲である。更に、
層７と８で降下する空乏層電圧は層３と５で降下する電
圧よりもかなり小さくされる。ＧａＡｓの層を用いた場
合、層７と８のドープレベルは、例えば１０16〜１０17
／ｃｍ3 の範囲である。
るドープ密度に無関係に電流密度を決めることが可能で
ある。層７と８の厚さは零（すなわち、図１の実施例の
場合）から所望の動作周波数を得ることができる最大許
容直列抵抗により定まる最大厚さの範囲である。更に、
層７と８で降下する空乏層電圧は層３と５で降下する電
圧よりもかなり小さくされる。ＧａＡｓの層を用いた場
合、層７と８のドープレベルは、例えば１０16〜１０17
／ｃｍ3 の範囲である。
【００１２】図２の特別仕様のデバイスとして基板１と
層２〜８の詳細を示すと、例えば次のようになる。基板
１を、シリコンをＧａＡｓに密度約３×１０18／ｃｍ3
でドープして形成する。層２を、シリコンをＧａＡｓに
３×１０18／ｃｍ3 の密度でドープして形成する。厚さ
を０．５μｍにする。層７を、シリコンをＧａＡｓに１
×１０17／ｃｍ3 の密度でドープして形成する。厚さを
４０ｎｍにする。層３を、ドープせずにＧａＡｓで形成
する。厚さを２００ｎｍにする。層４を、ドープせずに
ＡｌＡｓで形成する。厚さを２．８５ｎｍにする。層５
を、ドープせずにＧａＡｓで形成する。厚さを５ｎｍに
する。層８を、シリコンをＧａＡｓに１×１０17／ｃｍ
3 の密度でドープして形成する。厚さを４０ｎｍにす
る。層６を、シリコンをＧａＡｓに３×１０18／ｃｍ3
の密度でドープして形成する。厚さを０．５μｍにす
る。
層２〜８の詳細を示すと、例えば次のようになる。基板
１を、シリコンをＧａＡｓに密度約３×１０18／ｃｍ3
でドープして形成する。層２を、シリコンをＧａＡｓに
３×１０18／ｃｍ3 の密度でドープして形成する。厚さ
を０．５μｍにする。層７を、シリコンをＧａＡｓに１
×１０17／ｃｍ3 の密度でドープして形成する。厚さを
４０ｎｍにする。層３を、ドープせずにＧａＡｓで形成
する。厚さを２００ｎｍにする。層４を、ドープせずに
ＡｌＡｓで形成する。厚さを２．８５ｎｍにする。層５
を、ドープせずにＧａＡｓで形成する。厚さを５ｎｍに
する。層８を、シリコンをＧａＡｓに１×１０17／ｃｍ
3 の密度でドープして形成する。厚さを４０ｎｍにす
る。層６を、シリコンをＧａＡｓに３×１０18／ｃｍ3
の密度でドープして形成する。厚さを０．５μｍにす
る。
【００１３】これをみると、層は、真性ＧａＡｓ層３と
５の厚さにかなりの差が設けられているの別にして、中
央のトンネルバリヤー層４を中心に対象にされているこ
とが判る。
５の厚さにかなりの差が設けられているの別にして、中
央のトンネルバリヤー層４を中心に対象にされているこ
とが判る。
【００１４】図３は上記特別仕様のデバイスの印加電圧
Ｖに対する電流密度Ｊの曲線を示したもので、図４はデ
バイスのｄＢｍ単位の入力電力に対するｍＶ単位の出力
電圧の曲線を示したものである。図３の曲線から印加電
圧に対する電流密度は零電圧ラインを中心にして非対象
であることが判る。その結果、デバイスは無線周波数の
検出器として使用することが可能である。
Ｖに対する電流密度Ｊの曲線を示したもので、図４はデ
バイスのｄＢｍ単位の入力電力に対するｍＶ単位の出力
電圧の曲線を示したものである。図３の曲線から印加電
圧に対する電流密度は零電圧ラインを中心にして非対象
であることが判る。その結果、デバイスは無線周波数の
検出器として使用することが可能である。
【００１５】層４は上記とは別にＡｌＧａＡｓで形成し
てもよく、この場合、伝導帯のオフセット量が前記要求
量、＞１０kbＴを満たすのに十分な大きさになるよう
に、すなわち約２６０ｍｅＶのオフセット量を与え、約
３２：６８よりも大きいＡｌ：Ｇａ比に相当する、アル
ミニウム含有量にすることが必要である。
てもよく、この場合、伝導帯のオフセット量が前記要求
量、＞１０kbＴを満たすのに十分な大きさになるよう
に、すなわち約２６０ｍｅＶのオフセット量を与え、約
３２：６８よりも大きいＡｌ：Ｇａ比に相当する、アル
ミニウム含有量にすることが必要である。
【００１６】添付図面の図５は本発明のもう１つの実施
例を示したものである。この例は図２の改良型である
が、図１の実施例に対しても同様の改良を施すことがで
きる。第１半導体材料（例えば、ＧａＡｓ）で形成され
た薄層９（例えば、５０Åの厚さ）は２つの真性層３と
５のうち、厚い方の層（ここでは層３で示されている）
に挿入される。層９はｎ+ 形にドープされており、その
ドープ密度は零又は低バイアス電圧で層９が十分空にな
るように取られている。例えば、そのドープ密度は１０
18／ｃｍ3 である。これとは別の実施例（図示せず）と
しては、かなり厚い（例えば、２００ｎｍ）真性層３又
は５の中に層９のようなｎ形にドープされた薄層を多数
挿入してもよい。薄層は真性層に沿って等間隔に配置さ
れ、その間隔は各薄層が十分空になることが可能となる
ような距離にされている。
例を示したものである。この例は図２の改良型である
が、図１の実施例に対しても同様の改良を施すことがで
きる。第１半導体材料（例えば、ＧａＡｓ）で形成され
た薄層９（例えば、５０Åの厚さ）は２つの真性層３と
５のうち、厚い方の層（ここでは層３で示されている）
に挿入される。層９はｎ+ 形にドープされており、その
ドープ密度は零又は低バイアス電圧で層９が十分空にな
るように取られている。例えば、そのドープ密度は１０
18／ｃｍ3 である。これとは別の実施例（図示せず）と
しては、かなり厚い（例えば、２００ｎｍ）真性層３又
は５の中に層９のようなｎ形にドープされた薄層を多数
挿入してもよい。薄層は真性層に沿って等間隔に配置さ
れ、その間隔は各薄層が十分空になることが可能となる
ような距離にされている。
【００１７】層９（場合によっては多数の薄層）は以下
に説明するような「バンド・ベンデイング」を減らす効
果がある。
に説明するような「バンド・ベンデイング」を減らす効
果がある。
【００１８】図６と７は、それぞれ順方向にバイアスし
たときと逆方向にバイアスしたときに図２のデバイス内
に発生するエネルギーを概略的に示したものである。か
なりドープされた接触層２と６は接点１０と１１により
示され、薄層４はひょろ高いバリヤー領域１２として示
されている。接点１０と１１の間の直線的な電圧降下は
説明の都合上想定したものである。図６では順方向バイ
アスのため、矢印１４の方向に流れる電子は、バリヤー
の谷部において矢印１５の方向に流れる図７の逆方向バ
イアスに比べるとエネルギーが高い。それゆえに、逆方
向バイアスに比べると、順方向バイアス条件のもとでは
電子がバリヤー１２をたやすくトンネルすることが可能
となり、その結果電流密度が順方向バイアス条件のもと
で高くなる。
たときと逆方向にバイアスしたときに図２のデバイス内
に発生するエネルギーを概略的に示したものである。か
なりドープされた接触層２と６は接点１０と１１により
示され、薄層４はひょろ高いバリヤー領域１２として示
されている。接点１０と１１の間の直線的な電圧降下は
説明の都合上想定したものである。図６では順方向バイ
アスのため、矢印１４の方向に流れる電子は、バリヤー
の谷部において矢印１５の方向に流れる図７の逆方向バ
イアスに比べるとエネルギーが高い。それゆえに、逆方
向バイアスに比べると、順方向バイアス条件のもとでは
電子がバリヤー１２をたやすくトンネルすることが可能
となり、その結果電流密度が順方向バイアス条件のもと
で高くなる。
【００１９】図６と７は電子の流れがバリヤー１２によ
ってのみ制限される理想的な条件を示したものである。
しかし、実際にはこれよりもかなり複雑で、順方向バイ
アスと逆方向バイアスをかけたときの状態をそれぞれ図
８と図９に示す。接触層２と６はかなりドープされ、層
３と５はドープされていないから、「スピルオーバー」
効果によって接点１０と１１との間に付加的な静電位バ
リヤーが現れる。伝導帯は、かなりドープされた接触層
からドープされていない層を通過するとき、事実上、上
に凸に湾曲させられる。この効果は「バンド・ベンデイ
ング」として知られている。順方向バイアス条件におけ
る真性層の厚い方の湾曲領域１６は図８に示されてお
り、これに対して逆方向バイアス条件における真性層の
薄い方の湾曲領域１６は図９に示されている。
ってのみ制限される理想的な条件を示したものである。
しかし、実際にはこれよりもかなり複雑で、順方向バイ
アスと逆方向バイアスをかけたときの状態をそれぞれ図
８と図９に示す。接触層２と６はかなりドープされ、層
３と５はドープされていないから、「スピルオーバー」
効果によって接点１０と１１との間に付加的な静電位バ
リヤーが現れる。伝導帯は、かなりドープされた接触層
からドープされていない層を通過するとき、事実上、上
に凸に湾曲させられる。この効果は「バンド・ベンデイ
ング」として知られている。順方向バイアス条件におけ
る真性層の厚い方の湾曲領域１６は図８に示されてお
り、これに対して逆方向バイアス条件における真性層の
薄い方の湾曲領域１６は図９に示されている。
【００２０】順方向バイアス条件のもとでは、したがっ
て薄く高いバリヤー１２の手前に実質的に静電バリヤー
がある。静電バリヤーはあまりにも厚過ぎるので、電子
は静電バリヤーをトンネル、すなわち静電バリヤーの上
を通過してバリヤー１２をトンネルする。バリヤー１６
を越える電子の移動は温度依存性の大きい熱電子成分の
電流の増加を意味する。電流量も減り、電流密度／電圧
曲線の望ましい非対象性が損なわされる。
て薄く高いバリヤー１２の手前に実質的に静電バリヤー
がある。静電バリヤーはあまりにも厚過ぎるので、電子
は静電バリヤーをトンネル、すなわち静電バリヤーの上
を通過してバリヤー１２をトンネルする。バリヤー１６
を越える電子の移動は温度依存性の大きい熱電子成分の
電流の増加を意味する。電流量も減り、電流密度／電圧
曲線の望ましい非対象性が損なわされる。
【００２１】図５を参照して上記した実施例はこれらの
問題を克服するのに役立つ。厚い方の真性層に組み入れ
られたｎ+ 層９は、厚さを掛けた積で、電圧を印加した
とき層が十分空になるようなドープ密度にされる。エネ
ルギーバンドの境界１８は図１０に示すように層９の領
域で引き下げられる。静電バリヤーはしたがって減少
し、その結果電子流に対するインピーダンスが減少し、
電流密度が増加する。デバイスの電流密度／電圧特性の
非対象性の若干の低下は層９の介在によって引き起こさ
れる。
問題を克服するのに役立つ。厚い方の真性層に組み入れ
られたｎ+ 層９は、厚さを掛けた積で、電圧を印加した
とき層が十分空になるようなドープ密度にされる。エネ
ルギーバンドの境界１８は図１０に示すように層９の領
域で引き下げられる。静電バリヤーはしたがって減少
し、その結果電子流に対するインピーダンスが減少し、
電流密度が増加する。デバイスの電流密度／電圧特性の
非対象性の若干の低下は層９の介在によって引き起こさ
れる。
【００２２】上記したように、静電バリヤーを越える電
子の熱移動度は温度にかなり依存する。他方、バリヤー
１２を通過する電子のトンネル効果は温度にほんのわず
かだけ依存する。ｎ+ 層９の組み込みによってもたされ
る静電バリヤーの高さの減少はそれゆえにダイオードの
温度依存性の減少をもたらす。上記提案したように、更
にｎ+ 層を層５に組み込むことは静電バリヤーの高さを
更に減少させ、それにより更に有効電流密度を増加させ
る。
子の熱移動度は温度にかなり依存する。他方、バリヤー
１２を通過する電子のトンネル効果は温度にほんのわず
かだけ依存する。ｎ+ 層９の組み込みによってもたされ
る静電バリヤーの高さの減少はそれゆえにダイオードの
温度依存性の減少をもたらす。上記提案したように、更
にｎ+ 層を層５に組み込むことは静電バリヤーの高さを
更に減少させ、それにより更に有効電流密度を増加させ
る。
【００２３】本発明によるデバイスはそれゆえに無線周
波数（マイクロ波周波数を含む）検出器として有用であ
り、特に図５の実施例に関して言えばわずかな温度依存
性があるだけである。
波数（マイクロ波周波数を含む）検出器として有用であ
り、特に図５の実施例に関して言えばわずかな温度依存
性があるだけである。
【００２４】図８と９に戻って説明すると、電流密度／
電圧曲線の非対象性は一部は図８に示す領域１６、特に
バリヤー１２に直接隣接する薄い（通常１〜１０ｎｍ）
層に電子が集まるという事実によるものである。同様に
図９に示す領域１７、さらにバリヤー１２に直接隣接す
る薄い（通常１〜１０ｎｍ）層に電子が集まる。この層
（蓄積層と呼ばれている）における電子の集中度は、図
８の場合、接触層１０、図９の場合、接触層１１内のバ
ンドの位置に関連してバンドがこの層内でどの程度下に
湾曲させられるかによる。バンドが更に下に湾曲すれ
ば、蓄積層に電子がますます集中することが可能であ
る。バンドは図９より図８の場合の方がこの点において
かなり下側に湾曲させられるから、図９よりも図８のバ
リヤーの直ぐ近くの方に電子がより多く集まる。集まっ
た多くの電子はトンネルに有利なので、図９より図８の
方が電流が多く流れる。別の言葉で言い換えると、有効
化学ポテンシャル（すなわち、バリヤーの谷に関連した
蓄積層の化学ポテンシャル）が図９より図９の方がより
大きく、更に順方向バイアス条件のため電流をより高い
方に導くということである。この効果は電流密度／電圧
線図の非対象性の全領域に加わる。ｌ1 ／ｌ2 の値が与
えられているため、この効果の重要性は（ｌ1 ＋ｌ2 ）
の値が増すにつれて増す。
電圧曲線の非対象性は一部は図８に示す領域１６、特に
バリヤー１２に直接隣接する薄い（通常１〜１０ｎｍ）
層に電子が集まるという事実によるものである。同様に
図９に示す領域１７、さらにバリヤー１２に直接隣接す
る薄い（通常１〜１０ｎｍ）層に電子が集まる。この層
（蓄積層と呼ばれている）における電子の集中度は、図
８の場合、接触層１０、図９の場合、接触層１１内のバ
ンドの位置に関連してバンドがこの層内でどの程度下に
湾曲させられるかによる。バンドが更に下に湾曲すれ
ば、蓄積層に電子がますます集中することが可能であ
る。バンドは図９より図８の場合の方がこの点において
かなり下側に湾曲させられるから、図９よりも図８のバ
リヤーの直ぐ近くの方に電子がより多く集まる。集まっ
た多くの電子はトンネルに有利なので、図９より図８の
方が電流が多く流れる。別の言葉で言い換えると、有効
化学ポテンシャル（すなわち、バリヤーの谷に関連した
蓄積層の化学ポテンシャル）が図９より図９の方がより
大きく、更に順方向バイアス条件のため電流をより高い
方に導くということである。この効果は電流密度／電圧
線図の非対象性の全領域に加わる。ｌ1 ／ｌ2 の値が与
えられているため、この効果の重要性は（ｌ1 ＋ｌ2 ）
の値が増すにつれて増す。
【図１】本発明による半導体デバイスの第１構成を示し
た概略断面図である。
た概略断面図である。
【図２】同じく、本発明による半導体デバイスの第２構
成を示した概略断面図である。
成を示した概略断面図である。
【図３】電流／電圧特性を図２のデバイスを例にして示
したグラフである。
したグラフである。
【図４】同じく、出力電圧／入力電力特性を図２のデバ
イスを例にして示したグラフである。
イスを例にして示したグラフである。
【図５】図２のデバイスの改良型を示した概略断面図で
ある。
ある。
【図６】任意軸上に図示した図２のデバイスの理想的な
エネルギーバンド図である。
エネルギーバンド図である。
【図７】同じく、任意軸上に示した図２のデバイスの理
想的なエネルギーバンド図である。
想的なエネルギーバンド図である。
【図８】任意軸上に示した図２のデバイスの実際のエネ
ルギーバンド図である。
ルギーバンド図である。
【図９】同じく、任意軸上に示した図２のデバイスの実
際のエネルギーバンド図である。
際のエネルギーバンド図である。
【図１０】図５のデバイスの実際のエネルギーバンド図
である。
である。
【手続補正書】
【提出日】平成４年７月２７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図４】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル ジョセフ ケリイ 英国 ダブリュ11 ２エイワイ，ロンド ン，ポウイス スクエア 37 (72)発明者 ナイジェル ロダリック コーチ 英国 エイチエイ５ ２エイエイチ，ミド ルセックス，ピナー グリーン，カムデン ロウ ８
Claims (6)
- 【請求項１】 第１オーム接触層（２）、第１半導体材
料で形成され、厚さｌ1 の第１非ドープ層（３）、上記
第１半導体材料よりバンドギャップが大きい第２半導体
材料で形成され、主としてイントラバンド・トンネルに
より移動が起こるような厚さにされている非ドープ層
（４）、前記第１半導体材料で形成され、厚さがｌ2 、
ここでｌ2 ＞２０ｌ1 である非ドープ層（５）及び第２
オーム層（６）を積層して成ることを特徴とする半導体
デバイス。 - 【請求項２】 前記第１半導体材料にｎ形材料をドープ
した第１層（７）を、前記第１オーム接触層（２）と第
１半導体材料で形成されている第１非ドープ層（３）と
の間に蒸着し、かつ前記第１半導体材料にｎ形材料をド
ープして形成した第２層（８）を、第２オーム接触層
（６）と前記第１半導体材料で形成されている第２非ド
ープ層（５）の間に蒸着したことを特徴とする請求項１
記載のデバイス。 - 【請求項３】 前記第１半導体材料にｎ形材料をドープ
した少なくとも１つの第３層（９）を前記第１半導体材
料で形成されている第２非ドープ層（５）の中に蒸着
し、該第３層を両端の印加電圧が実質的に零電圧で十分
空になるように構成したことを特徴とする請求項１又は
２記載のデバイス。 - 【請求項４】 前記第１半導体材料は、ＧａＡｓである
ことを特徴とする前項いずれか記載のデバイス。 - 【請求項５】 前記ドープ層（７，８）用のドープ材料
は、シリコンであることを特徴とする請求項４記載のデ
バイス。 - 【請求項６】 前記第２半導体層は、ＡｌＧａＡｓであ
ることを特徴とする前項いずれか記載のデバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9112605A GB2256746B (en) | 1991-06-12 | 1991-06-12 | Semiconductor devices |
| GB9112605.2 | 1991-06-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190875A true JPH05190875A (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=10696508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4179400A Pending JPH05190875A (ja) | 1991-06-12 | 1992-06-12 | 半導体デバイス |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5243198A (ja) |
| EP (1) | EP0518637A3 (ja) |
| JP (1) | JPH05190875A (ja) |
| GB (1) | GB2256746B (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9421138D0 (en) * | 1994-10-20 | 1994-12-07 | Hitachi Europ Ltd | Memory device |
| EP2808908B1 (en) * | 2013-05-31 | 2023-04-19 | Mellanox Technologies, Ltd. | High-speed photodetector |
| CN109524453B (zh) * | 2018-10-22 | 2022-03-29 | 杭州电子科技大学 | 一种GaN基高压整流共振隧穿二极管 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0821708B2 (ja) * | 1985-11-14 | 1996-03-04 | 株式会社豊田中央研究所 | 半導体素子 |
| JP2690922B2 (ja) * | 1987-12-25 | 1997-12-17 | 株式会社日立製作所 | 共鳴トンネリング素子 |
| JPH0237781A (ja) * | 1988-07-27 | 1990-02-07 | Nec Corp | 光電半導体素子 |
| US5121181A (en) * | 1989-01-31 | 1992-06-09 | International Business Machines Corporation | Resonant tunneling photodetector for long wavelength applications |
| US5079601A (en) * | 1989-12-20 | 1992-01-07 | International Business Machines Corporation | Optoelectronic devices based on intraband transitions in combinations of type i and type ii tunnel junctions |
-
1991
- 1991-06-12 GB GB9112605A patent/GB2256746B/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-06-10 EP EP19920305316 patent/EP0518637A3/en not_active Withdrawn
- 1992-06-10 US US07/896,206 patent/US5243198A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-06-12 JP JP4179400A patent/JPH05190875A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0518637A3 (en) | 1993-05-12 |
| GB2256746B (en) | 1995-05-03 |
| GB9112605D0 (en) | 1991-10-16 |
| EP0518637A2 (en) | 1992-12-16 |
| US5243198A (en) | 1993-09-07 |
| GB2256746A (en) | 1992-12-16 |
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