JPH06151821A - 量子干渉半導体装置 - Google Patents
量子干渉半導体装置Info
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- JPH06151821A JPH06151821A JP4326025A JP32602592A JPH06151821A JP H06151821 A JPH06151821 A JP H06151821A JP 4326025 A JP4326025 A JP 4326025A JP 32602592 A JP32602592 A JP 32602592A JP H06151821 A JPH06151821 A JP H06151821A
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- semiconductor device
- quantum interference
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- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 11
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66977—Quantum effect devices, e.g. using quantum reflection, diffraction or interference effects, i.e. Bragg- or Aharonov-Bohm effects
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来の半導体装置に比べてより複雑で高度な
動作を行うことができる量子干渉半導体装置を実現す
る。 【構成】 例えばｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓヘテロ構
造を有する四角柱の側面の四つの辺に沿ってチャネルＣ
Ｈ１〜ＣＨ４を形成したチャネル部を用いて量子干渉半
導体装置を構成する。
動作を行うことができる量子干渉半導体装置を実現す
る。 【構成】 例えばｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓヘテロ構
造を有する四角柱の側面の四つの辺に沿ってチャネルＣ
Ｈ１〜ＣＨ４を形成したチャネル部を用いて量子干渉半
導体装置を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、量子干渉半導体装置
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＩＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ、ＭＥＳＦＥＴ
などの従来の半導体装置においては、トポロジー的に見
て「平板」と同じ構造のチャネルが用いられており、チ
ャネルの数はいずれも１である。一例として従来のＭＥ
ＳＦＥＴを図１２に示す。図１２に示すように、この従
来のＭＥＳＦＥＴにおいては、絶縁性基板１０１上に平
板状のチャネル１０２が設けられ、このチャネル１０２
の両端にそれぞれソース１０３およびドレイン１０４が
設けられ、またチャネル１０２上にゲート電極１０５が
設けられている。
などの従来の半導体装置においては、トポロジー的に見
て「平板」と同じ構造のチャネルが用いられており、チ
ャネルの数はいずれも１である。一例として従来のＭＥ
ＳＦＥＴを図１２に示す。図１２に示すように、この従
来のＭＥＳＦＥＴにおいては、絶縁性基板１０１上に平
板状のチャネル１０２が設けられ、このチャネル１０２
の両端にそれぞれソース１０３およびドレイン１０４が
設けられ、またチャネル１０２上にゲート電極１０５が
設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述のような単一の平
板状のチャネルを有する従来の半導体装置においては、
チャネルの導通／非導通を制御することによりオン／オ
フを行っている。このため、従来の半導体装置は、単純
な動作しか行わせることができないという問題があっ
た。
板状のチャネルを有する従来の半導体装置においては、
チャネルの導通／非導通を制御することによりオン／オ
フを行っている。このため、従来の半導体装置は、単純
な動作しか行わせることができないという問題があっ
た。
【０００４】従って、この発明の目的は、従来の半導体
装置に比べてより複雑で高度な動作を実現することがで
きる量子干渉半導体装置を提供することにある。
装置に比べてより複雑で高度な動作を実現することがで
きる量子干渉半導体装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の第１の発明は、複数の角部がある断面形
状を有する柱体の複数の角部のそれぞれを通る辺に沿っ
てそれぞれチャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ
４）が設けられた構造を有する量子干渉半導体装置であ
る。
め、この発明の第１の発明は、複数の角部がある断面形
状を有する柱体の複数の角部のそれぞれを通る辺に沿っ
てそれぞれチャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ
４）が設けられた構造を有する量子干渉半導体装置であ
る。
【０００６】この発明の第２の発明は、多角柱の側面の
複数の辺のそれぞれに沿ってそれぞれチャネル（ＣＨ
１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４）が設けられた構造を有す
る量子干渉半導体装置である。
複数の辺のそれぞれに沿ってそれぞれチャネル（ＣＨ
１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４）が設けられた構造を有す
る量子干渉半導体装置である。
【０００７】この発明の第３の発明は、その中心軸の周
りに所定角度ねじられた多角柱の側面の複数の辺のそれ
ぞれに沿ってそれぞれチャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ
３、ＣＨ４）が設けられた構造を有する量子干渉半導体
装置である。
りに所定角度ねじられた多角柱の側面の複数の辺のそれ
ぞれに沿ってそれぞれチャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ
３、ＣＨ４）が設けられた構造を有する量子干渉半導体
装置である。
【０００８】この発明の第４の発明は、第１の発明、第
２の発明または第３の発明による量子干渉半導体装置に
おいて、チャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４）
が多重連結構造を有する量子干渉半導体装置である。
２の発明または第３の発明による量子干渉半導体装置に
おいて、チャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４）
が多重連結構造を有する量子干渉半導体装置である。
【０００９】
【作用】上述のように構成された第１の発明、第２の発
明、第３の発明または第４の発明による量子干渉半導体
装置によれば、柱体の側面の辺または多角柱の側面の辺
に沿って設けられた複数のチャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、
ＣＨ３、ＣＨ４）を通るキャリア、すなわち電子または
正孔の間の干渉を利用して電子または正孔の波動関数の
対称性を制御することなどにより、従来の半導体装置に
比べてより複雑で高度な動作を実現することができる。
明、第３の発明または第４の発明による量子干渉半導体
装置によれば、柱体の側面の辺または多角柱の側面の辺
に沿って設けられた複数のチャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、
ＣＨ３、ＣＨ４）を通るキャリア、すなわち電子または
正孔の間の干渉を利用して電子または正孔の波動関数の
対称性を制御することなどにより、従来の半導体装置に
比べてより複雑で高度な動作を実現することができる。
【００１０】また、第３の発明による量子干渉半導体装
置のように、その中心軸の周りに所定角度ねじられた多
角柱の側面の複数の辺に沿って設けられた複数のチャネ
ル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４）を用いることに
より、いわゆるベリー位相（Berry's phase)の検出な
ど、従来の半導体装置では実現が困難な動作の実現が可
能となる。
置のように、その中心軸の周りに所定角度ねじられた多
角柱の側面の複数の辺に沿って設けられた複数のチャネ
ル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４）を用いることに
より、いわゆるベリー位相（Berry's phase)の検出な
ど、従来の半導体装置では実現が困難な動作の実現が可
能となる。
【００１１】また、第４の発明による量子干渉半導体装
置によれば、チャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ
４）が多重連結構造を有することから、単連結構造のチ
ャネルを用いた場合には得ることができない高度な干渉
効果を得ることができる。
置によれば、チャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ
４）が多重連結構造を有することから、単連結構造のチ
ャネルを用いた場合には得ることができない高度な干渉
効果を得ることができる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。なお、実施例の全図において、同一
または対応する部分には同一の符号を付ける。
しながら説明する。なお、実施例の全図において、同一
または対応する部分には同一の符号を付ける。
【００１３】図１はこの発明の第１実施例による量子干
渉半導体装置を示し、特にそのチャネル部を概念的に示
すものである。
渉半導体装置を示し、特にそのチャネル部を概念的に示
すものである。
【００１４】図１に示すように、この第１実施例におい
ては、四角柱（例えば、正四角柱）の側面の四つの辺に
沿って、四つのチャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ
４がそれぞれ設けられている。この場合、これらのチャ
ネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４は互いに平行であ
る。図１において、ａ1 、ａ2 、ａ3 、ａ4 は四角柱の
一方の底面の四つの頂点を示し、ｂ1 、ｂ2 、ｂ3 、ｂ
4 は四角柱の他方の底面の四つの頂点を示す。この場
合、チャネルＣＨ１の両端はａ1 、ｂ1 であり、チャネ
ルＣＨ２の両端はａ2 、ｂ2 であり、チャネルＣＨ３の
両端はａ3 、ｂ3であり、チャネルＣＨ４の両端は
ａ4 、ｂ4 である。言い換えれば、ａi →ｂi（ｉ＝
１、２、３、４）なる対応関係がある。
ては、四角柱（例えば、正四角柱）の側面の四つの辺に
沿って、四つのチャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ
４がそれぞれ設けられている。この場合、これらのチャ
ネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４は互いに平行であ
る。図１において、ａ1 、ａ2 、ａ3 、ａ4 は四角柱の
一方の底面の四つの頂点を示し、ｂ1 、ｂ2 、ｂ3 、ｂ
4 は四角柱の他方の底面の四つの頂点を示す。この場
合、チャネルＣＨ１の両端はａ1 、ｂ1 であり、チャネ
ルＣＨ２の両端はａ2 、ｂ2 であり、チャネルＣＨ３の
両端はａ3 、ｂ3であり、チャネルＣＨ４の両端は
ａ4 、ｂ4 である。言い換えれば、ａi →ｂi（ｉ＝
１、２、３、４）なる対応関係がある。
【００１５】なお、この第１実施例を図１２に示す従来
のＭＥＳＦＥＴと比べると、この第１実施例におけるチ
ャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４は、図１２に示
すバルクのチャネル１０２をエッジエンハンス（edge e
nhance）したものと考えることができる。
のＭＥＳＦＥＴと比べると、この第１実施例におけるチ
ャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４は、図１２に示
すバルクのチャネル１０２をエッジエンハンス（edge e
nhance）したものと考えることができる。
【００１６】図２は図１に示すチャネル部の具体的な構
造例を示す。
造例を示す。
【００１７】図２に示すように、この構造例において
は、四角柱形状のｎ型ＡｌＧａＡｓ１の周囲に四角柱形
状の外形を有する真性（ｉ型）ＧａＡｓ２がそれらの共
通の中心軸の回りに互いに９０°ずれた状態で形成され
ている。この場合には、これらのｎ型ＡｌＧａＡｓ１お
よびｉ型ＧａＡｓ２から成るヘテロ構造のｎ型ＡｌＧａ
Ａｓ１から供給された電子から成るチャネルＣＨ１、Ｃ
Ｈ２、ＣＨ３、ＣＨ４がｉ型ＧａＡｓ２の四つの辺に沿
って形成されている。
は、四角柱形状のｎ型ＡｌＧａＡｓ１の周囲に四角柱形
状の外形を有する真性（ｉ型）ＧａＡｓ２がそれらの共
通の中心軸の回りに互いに９０°ずれた状態で形成され
ている。この場合には、これらのｎ型ＡｌＧａＡｓ１お
よびｉ型ＧａＡｓ２から成るヘテロ構造のｎ型ＡｌＧａ
Ａｓ１から供給された電子から成るチャネルＣＨ１、Ｃ
Ｈ２、ＣＨ３、ＣＨ４がｉ型ＧａＡｓ２の四つの辺に沿
って形成されている。
【００１８】この図２に示すチャネル部は、四角柱形状
のｎ型ＡｌＧａＡｓ１をエッチングなどにより形成した
後、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法などにより
このｎ型ＡｌＧａＡｓ１の周囲にｉ型ＧａＡｓ２をエピ
タキシャル成長させることにより形成することができ
る。
のｎ型ＡｌＧａＡｓ１をエッチングなどにより形成した
後、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法などにより
このｎ型ＡｌＧａＡｓ１の周囲にｉ型ＧａＡｓ２をエピ
タキシャル成長させることにより形成することができ
る。
【００１９】図３はこの発明の第２実施例による量子干
渉半導体装置を示し、特にそのチャネル部を概念的に示
すものである。
渉半導体装置を示し、特にそのチャネル部を概念的に示
すものである。
【００２０】図３に示すように、この第２実施例におい
ては、その中心軸の回りに９０°ねじられた四角柱（例
えば、正四角柱）の側面の四つの辺に沿って、四つのチ
ャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４がそれぞれ設け
られている。この場合、チャネルＣＨ１の両端はａ1 、
ｂ2 であり、チャネルＣＨ２の両端はａ2 、ｂ3 であ
り、チャネルＣＨ３の両端はａ3 、ｂ4 であり、チャネ
ルＣＨ４の両端はａ4 、ｂ1 である。すなわち、ａi →
ｂi+1 （ｉ＝１、２、３、４）なる対応関係がある。た
だし、ｂ5 ＝ｂ1 である。
ては、その中心軸の回りに９０°ねじられた四角柱（例
えば、正四角柱）の側面の四つの辺に沿って、四つのチ
ャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４がそれぞれ設け
られている。この場合、チャネルＣＨ１の両端はａ1 、
ｂ2 であり、チャネルＣＨ２の両端はａ2 、ｂ3 であ
り、チャネルＣＨ３の両端はａ3 、ｂ4 であり、チャネ
ルＣＨ４の両端はａ4 、ｂ1 である。すなわち、ａi →
ｂi+1 （ｉ＝１、２、３、４）なる対応関係がある。た
だし、ｂ5 ＝ｂ1 である。
【００２１】この図３に示すチャネル部は、図２に示す
チャネル部と同様に、ＭＯＣＶＤ法によるエピタキシャ
ル成長を利用して実現することができることが本発明者
による実験により確認されている。
チャネル部と同様に、ＭＯＣＶＤ法によるエピタキシャ
ル成長を利用して実現することができることが本発明者
による実験により確認されている。
【００２２】図４はこの発明の第３実施例による量子干
渉半導体装置を示し、特にそのチャネル部を概念的に示
すものである。
渉半導体装置を示し、特にそのチャネル部を概念的に示
すものである。
【００２３】図４に示すように、この第３実施例におい
ては、四角柱（例えば、正四角柱）の側面の四つの辺に
沿って、四つの円柱面状の２重連結構造のチャネルＣＨ
１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４がそれぞれ設けられてい
る。あるいは、この第３実施例は、第１実施例における
チャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４をそれぞれ２
重連結化したものであると言うこともできる。
ては、四角柱（例えば、正四角柱）の側面の四つの辺に
沿って、四つの円柱面状の２重連結構造のチャネルＣＨ
１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４がそれぞれ設けられてい
る。あるいは、この第３実施例は、第１実施例における
チャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４をそれぞれ２
重連結化したものであると言うこともできる。
【００２４】図５は図４に示すチャネル部の具体的な構
造例を示す。
造例を示す。
【００２５】図５に示すように、この構造例において
は、四角柱形状のｉ型ＡｌＧａＡｓ３の周囲に四角柱形
状の外形を有するｉ型ＧａＡｓ２がそれらの共通の中心
軸の回りに互いに９０°ずれた状態で形成されていると
ともに、このｉ型ＧａＡｓ２の四つの角部の近傍の部分
に中心軸に平行にｎ型ＡｌＧａＡｓ４ａ、４ｂ、４ｃ、
４ｄがそれぞれ埋設されている。この場合、ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄおよびｉ型ＧａＡｓ２か
ら成るヘテロ構造の界面近傍の部分におけるｉ型ＧａＡ
ｓ２中にｎ型ＡｌＧａＡｓ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄから
電子が供給されている。そして、ｎ型ＡｌＧａＡｓ４ａ
の周囲の電子が供給された部分のｉ型ＧａＡｓ２により
２重連結構造のチャネルＣＨ１が形成され、ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ４ｂの周囲の電子が供給された部分のｉ型ＧａＡ
ｓ２により２重連結構造のチャネルＣＨ２が形成され、
ｎ型ＡｌＧａＡｓ４ｃの周囲の電子が供給された部分の
ｉ型ＧａＡｓ２によりチャネルＣＨ３が形成され、ｎ型
ＡｌＧａＡｓ４ｄの周囲の電子が供給された部分のｉ型
ＧａＡｓ２によりチャネルＣＨ４が形成されている。
は、四角柱形状のｉ型ＡｌＧａＡｓ３の周囲に四角柱形
状の外形を有するｉ型ＧａＡｓ２がそれらの共通の中心
軸の回りに互いに９０°ずれた状態で形成されていると
ともに、このｉ型ＧａＡｓ２の四つの角部の近傍の部分
に中心軸に平行にｎ型ＡｌＧａＡｓ４ａ、４ｂ、４ｃ、
４ｄがそれぞれ埋設されている。この場合、ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄおよびｉ型ＧａＡｓ２か
ら成るヘテロ構造の界面近傍の部分におけるｉ型ＧａＡ
ｓ２中にｎ型ＡｌＧａＡｓ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄから
電子が供給されている。そして、ｎ型ＡｌＧａＡｓ４ａ
の周囲の電子が供給された部分のｉ型ＧａＡｓ２により
２重連結構造のチャネルＣＨ１が形成され、ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ４ｂの周囲の電子が供給された部分のｉ型ＧａＡ
ｓ２により２重連結構造のチャネルＣＨ２が形成され、
ｎ型ＡｌＧａＡｓ４ｃの周囲の電子が供給された部分の
ｉ型ＧａＡｓ２によりチャネルＣＨ３が形成され、ｎ型
ＡｌＧａＡｓ４ｄの周囲の電子が供給された部分のｉ型
ＧａＡｓ２によりチャネルＣＨ４が形成されている。
【００２６】この図５に示すチャネル部は、四角柱形状
のｉ型ＡｌＧａＡｓ３を形成し、次にこのｉ型ＡｌＧａ
Ａｓ３の周囲にｉ型ＧａＡｓ２を薄くエピタキシャル成
長させ、さらにこのｉ型ＧａＡｓ２上にｎ型ＡｌＧａＡ
ｓ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄをエピタキシャル成長させた
後、これらのｎ型ＡｌＧａＡｓ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ
およびｉ型ＧａＡｓ２の周囲に再びｉ型ＧａＡｓ２をエ
ピタキシャル成長させることにより形成することができ
る。
のｉ型ＡｌＧａＡｓ３を形成し、次にこのｉ型ＡｌＧａ
Ａｓ３の周囲にｉ型ＧａＡｓ２を薄くエピタキシャル成
長させ、さらにこのｉ型ＧａＡｓ２上にｎ型ＡｌＧａＡ
ｓ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄをエピタキシャル成長させた
後、これらのｎ型ＡｌＧａＡｓ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ
およびｉ型ＧａＡｓ２の周囲に再びｉ型ＧａＡｓ２をエ
ピタキシャル成長させることにより形成することができ
る。
【００２７】図６はこの発明の第４実施例による量子干
渉半導体装置を示し、特にそのチャネル部を概念的に示
すものである。
渉半導体装置を示し、特にそのチャネル部を概念的に示
すものである。
【００２８】図６に示すように、この第４実施例におい
ては、第２実施例と同様な９０°ねじれた構造のチャネ
ル部を４段連続的に結合したものによりチャネル部が形
成されている。この場合、チャネルＣＨ１はａ1 →ｂ2
→ｃ3 →ｄ4 →ａ5 の経路をたどり、チャネルＣＨ２は
ａ2 →ｂ3 →ｃ4 →ｄ1 →ａ6 の経路をたどり、チャネ
ルＣＨ３はａ3 →ｂ4 →ｃ1 →ｄ2 →ａ7 の経路をたど
り、チャネルＣＨ４はａ4 →ｂ1 →ｃ2 →ｄ3 →ａ8 の
経路をたどる。すなわち、一般的に表すと、チャネルＣ
Ｈｉはａi →ｂi+1 →ｃi+2 →ｄi+3 →ａi+4 の経路を
たどることになる。ただし、ｂ5 ＝ｂ1 、ｃ5 ＝ｃ1 、
ｃ6 ＝ｃ2 、ｄ5 ＝ｄ1 、ｄ6 ＝ｄ2 、ｄ7 ＝ｄ3 であ
る。この場合、ａi →ｂi+1 、ｂi+1 →ｃi+2 、ｃi+2
→ｄi+3およびｄi+3 →ａi+4 のそれぞれの部分でチャ
ネルＣＨｉは９０°回転する（ねじれる）ことから、チ
ャネル部の一端のａi からチャネル部の他端のａi+4 に
至ると合計３６０°回転することになり、従ってチャネ
ル部の他端ではチャネル部の一端と同一の状態に戻るこ
とになる。すなわち、ａi+4 はａi と等価であり、ａ5
＝ａ1 、ａ6 ＝ａ2 、ａ7 ＝ａ3 、ａ8 ＝ａ4 である。
ては、第２実施例と同様な９０°ねじれた構造のチャネ
ル部を４段連続的に結合したものによりチャネル部が形
成されている。この場合、チャネルＣＨ１はａ1 →ｂ2
→ｃ3 →ｄ4 →ａ5 の経路をたどり、チャネルＣＨ２は
ａ2 →ｂ3 →ｃ4 →ｄ1 →ａ6 の経路をたどり、チャネ
ルＣＨ３はａ3 →ｂ4 →ｃ1 →ｄ2 →ａ7 の経路をたど
り、チャネルＣＨ４はａ4 →ｂ1 →ｃ2 →ｄ3 →ａ8 の
経路をたどる。すなわち、一般的に表すと、チャネルＣ
Ｈｉはａi →ｂi+1 →ｃi+2 →ｄi+3 →ａi+4 の経路を
たどることになる。ただし、ｂ5 ＝ｂ1 、ｃ5 ＝ｃ1 、
ｃ6 ＝ｃ2 、ｄ5 ＝ｄ1 、ｄ6 ＝ｄ2 、ｄ7 ＝ｄ3 であ
る。この場合、ａi →ｂi+1 、ｂi+1 →ｃi+2 、ｃi+2
→ｄi+3およびｄi+3 →ａi+4 のそれぞれの部分でチャ
ネルＣＨｉは９０°回転する（ねじれる）ことから、チ
ャネル部の一端のａi からチャネル部の他端のａi+4 に
至ると合計３６０°回転することになり、従ってチャネ
ル部の他端ではチャネル部の一端と同一の状態に戻るこ
とになる。すなわち、ａi+4 はａi と等価であり、ａ5
＝ａ1 、ａ6 ＝ａ2 、ａ7 ＝ａ3 、ａ8 ＝ａ4 である。
【００２９】上述のように構成されたこの第４実施例に
よるチャネル部は、例えば外部磁場Ｂの中に置かれた場
合、チャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４を通る電
子はベリー位相（例えば、「パリティ」、Vol.03 No.09
1988-09 pp.26-36)を得ることになる。
よるチャネル部は、例えば外部磁場Ｂの中に置かれた場
合、チャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４を通る電
子はベリー位相（例えば、「パリティ」、Vol.03 No.09
1988-09 pp.26-36)を得ることになる。
【００３０】図７は図２に示すと同様な構造のチャネル
部を用いた２端子の量子干渉半導体装置の具体的な構造
例を示す。
部を用いた２端子の量子干渉半導体装置の具体的な構造
例を示す。
【００３１】図７に示すように、この２端子の量子干渉
半導体装置においては、図２に示すと同様な構造のチャ
ネル部ＣＨの両端にそれぞれソースＳおよびドレインＤ
が設けられている。これらのソースＳおよびドレインＤ
は、例えばｎ型ＧａＡｓにより形成される。
半導体装置においては、図２に示すと同様な構造のチャ
ネル部ＣＨの両端にそれぞれソースＳおよびドレインＤ
が設けられている。これらのソースＳおよびドレインＤ
は、例えばｎ型ＧａＡｓにより形成される。
【００３２】この図７に示す２端子の量子干渉半導体装
置は、例えば磁場検出器としての応用が可能である。
置は、例えば磁場検出器としての応用が可能である。
【００３３】図８は図２に示すと同様な構造のチャネル
部を用いた３端子の量子干渉半導体装置の具体的な構造
例を示す。
部を用いた３端子の量子干渉半導体装置の具体的な構造
例を示す。
【００３４】図８に示すように、この３端子の量子干渉
半導体装置においては、図２に示すと同様な構造のチャ
ネル部ＣＨの両端にそれぞれソースＳおよびドレインＤ
が設けられ、またチャネル部ＣＨの上にゲート電極Ｇが
設けられている。
半導体装置においては、図２に示すと同様な構造のチャ
ネル部ＣＨの両端にそれぞれソースＳおよびドレインＤ
が設けられ、またチャネル部ＣＨの上にゲート電極Ｇが
設けられている。
【００３５】この図８に示す量子干渉半導体装置は、例
えば位相干渉素子としての応用が可能である。
えば位相干渉素子としての応用が可能である。
【００３６】図９は図２に示すと同様な構造のチャネル
部を用いた１２端子の量子干渉半導体装置の具体的な構
造例を示す。
部を用いた１２端子の量子干渉半導体装置の具体的な構
造例を示す。
【００３７】図９に示すように、この１２端子の量子干
渉半導体装置においては、図２に示すと同様な構造のチ
ャネル部ＣＨの一端に四つのソースＳ1 、Ｓ2 、Ｓ3 、
Ｓ4が設けられ、他端に四つのドレインＤ1 、Ｄ2 、Ｄ
3 、Ｄ4 が設けられている。この場合、ソースＳ1 およ
びドレインＤ1 はチャネルＣＨ１の両端に接続され、ソ
ースＳ2 およびドレインＤ2 はチャネルＣＨ２の両端に
接続され、ソースＳ3およびドレインＤ3 はチャネルＣ
Ｈ３の両端に接続され、ソースＳ4 およびドレインＤ4
はチャネルＣＨ４の両端に接続されている。さらに、チ
ャネル部ＣＨには四つのゲート電極Ｇ1 、Ｇ2 、Ｇ3 、
Ｇ4 が設けられている。この場合、ゲート電極Ｇ1 、Ｇ
2 はチャネルＣＨ2 の制御に用いられ、ゲート電極
Ｇ3 、Ｇ4 はチャネルＣＨ3 の制御に用いられる。
渉半導体装置においては、図２に示すと同様な構造のチ
ャネル部ＣＨの一端に四つのソースＳ1 、Ｓ2 、Ｓ3 、
Ｓ4が設けられ、他端に四つのドレインＤ1 、Ｄ2 、Ｄ
3 、Ｄ4 が設けられている。この場合、ソースＳ1 およ
びドレインＤ1 はチャネルＣＨ１の両端に接続され、ソ
ースＳ2 およびドレインＤ2 はチャネルＣＨ２の両端に
接続され、ソースＳ3およびドレインＤ3 はチャネルＣ
Ｈ３の両端に接続され、ソースＳ4 およびドレインＤ4
はチャネルＣＨ４の両端に接続されている。さらに、チ
ャネル部ＣＨには四つのゲート電極Ｇ1 、Ｇ2 、Ｇ3 、
Ｇ4 が設けられている。この場合、ゲート電極Ｇ1 、Ｇ
2 はチャネルＣＨ2 の制御に用いられ、ゲート電極
Ｇ3 、Ｇ4 はチャネルＣＨ3 の制御に用いられる。
【００３８】以上は図２に示すと同様な構造のチャネル
部を用いた量子干渉半導体装置の構造例であるが、この
図２に示すと同様な構造のチャネル部の代わりに、図３
に示すようなチャネル部や図６に示すようなチャネル部
を用いてもよい。特に、図６に示すようなチャネル部を
用いた量子干渉半導体装置においては、チャネルＣＨ
１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４に対するソースおよびドレ
インの接続を互いに対応した位置で行うことができるこ
とから、種々の外部パラメータ（外場など）環境下でこ
の量子干渉半導体装置を使用することにより、ベリー位
相の検出が可能である。
部を用いた量子干渉半導体装置の構造例であるが、この
図２に示すと同様な構造のチャネル部の代わりに、図３
に示すようなチャネル部や図６に示すようなチャネル部
を用いてもよい。特に、図６に示すようなチャネル部を
用いた量子干渉半導体装置においては、チャネルＣＨ
１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４に対するソースおよびドレ
インの接続を互いに対応した位置で行うことができるこ
とから、種々の外部パラメータ（外場など）環境下でこ
の量子干渉半導体装置を使用することにより、ベリー位
相の検出が可能である。
【００３９】図１０はこの発明の第５実施例による量子
干渉半導体装置を示し、特にそのチャネル部を概念的に
示すものである。
干渉半導体装置を示し、特にそのチャネル部を概念的に
示すものである。
【００４０】図１０に示すように、この第５実施例にお
いては、四角柱（例えば、正四角柱）の一端を四角錐形
状としたものを二つ、それらの四角錐の頂点が一致する
ように結合したものの側面の辺に沿って、四つのチャネ
ルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４が設けられている。
いては、四角柱（例えば、正四角柱）の一端を四角錐形
状としたものを二つ、それらの四角錐の頂点が一致する
ように結合したものの側面の辺に沿って、四つのチャネ
ルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４が設けられている。
【００４１】この第５実施例においては、チャネルＣＨ
１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４が一旦Ｐ点に収束している
ので、この収束点を電子の点光源と見ることができ、従
って干渉コントラストを高くすることができるという効
果を得ることができる。
１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４が一旦Ｐ点に収束している
ので、この収束点を電子の点光源と見ることができ、従
って干渉コントラストを高くすることができるという効
果を得ることができる。
【００４２】以上、この発明の実施例につき具体的に説
明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるもの
ではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が
可能である。
明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるもの
ではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が
可能である。
【００４３】例えば、上述の第１実施例〜第５実施例に
おいては、四角柱を基にして形成された四つのチャネル
ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４を用いた量子干渉半導
体装置について説明したが、六角柱、八角柱などの四角
柱以外の多角柱を基にして形成された複数のチャネルを
用いた量子干渉半導体装置を実現することも可能であ
る。この場合、この多角柱の形状の制御は、この多角柱
を形成するためのエピタキシャル成長の条件（例えば、
この多角柱を III−Ｖ族化合物半導体により形成する場
合には III族元素の原料とＶ族元素の原料との比や成長
温度など）を制御することにより行うことができる。
おいては、四角柱を基にして形成された四つのチャネル
ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４を用いた量子干渉半導
体装置について説明したが、六角柱、八角柱などの四角
柱以外の多角柱を基にして形成された複数のチャネルを
用いた量子干渉半導体装置を実現することも可能であ
る。この場合、この多角柱の形状の制御は、この多角柱
を形成するためのエピタキシャル成長の条件（例えば、
この多角柱を III−Ｖ族化合物半導体により形成する場
合には III族元素の原料とＶ族元素の原料との比や成長
温度など）を制御することにより行うことができる。
【００４４】また、図２に示すチャネル部や図５に示す
チャネル部は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓヘテロ構造によ
り形成されているが、このチャネル部は、ＡｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓヘテロ構造以外の各種の半導体ヘテロ構造に
より形成することが可能である。
チャネル部は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓヘテロ構造によ
り形成されているが、このチャネル部は、ＡｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓヘテロ構造以外の各種の半導体ヘテロ構造に
より形成することが可能である。
【００４５】さらに、上述の第３実施例においては、チ
ャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４を２重連結構造
としているが、これらのチャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ
３、ＣＨ４は３重以上の多重連結構造としてもよい。
ャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４を２重連結構造
としているが、これらのチャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ
３、ＣＨ４は３重以上の多重連結構造としてもよい。
【００４６】なお、この発明によれば、最近注目を集め
ている、いわゆるコネクション・マシンにおけるチャネ
ルのスイッチングを極微スケールで行うことが可能であ
る。すなわち、図１１に示すように、例えば（０００）
から（１１１）へ信号を伝達する場合にはチャネルの使
用状況に応じて伝達経路を切り替えるが、これらの伝達
経路はエッジエンハンスしたバルクチャネルと同等と考
えることができる。従って、この発明による量子干渉半
導体装置によれば、コネクション・マシンにおけるチャ
ネルのスイッチングを極微スケールで行うことが可能と
なる。
ている、いわゆるコネクション・マシンにおけるチャネ
ルのスイッチングを極微スケールで行うことが可能であ
る。すなわち、図１１に示すように、例えば（０００）
から（１１１）へ信号を伝達する場合にはチャネルの使
用状況に応じて伝達経路を切り替えるが、これらの伝達
経路はエッジエンハンスしたバルクチャネルと同等と考
えることができる。従って、この発明による量子干渉半
導体装置によれば、コネクション・マシンにおけるチャ
ネルのスイッチングを極微スケールで行うことが可能と
なる。
【００４７】
【発明の効果】以上述べたように、この発明による量子
干渉半導体装置によれば、従来の半導体装置に比べてよ
り複雑で高度な動作を実現することができる。
干渉半導体装置によれば、従来の半導体装置に比べてよ
り複雑で高度な動作を実現することができる。
【図１】この発明の第１実施例による量子干渉半導体装
置のチャネル部を概念的に示す略線図である。
置のチャネル部を概念的に示す略線図である。
【図２】この発明の第１実施例による量子干渉半導体装
置のチャネル部の具体的な構造例を示す斜視図である。
置のチャネル部の具体的な構造例を示す斜視図である。
【図３】この発明の第２実施例による量子干渉半導体装
置のチャネル部を概念的に示す略線図である。
置のチャネル部を概念的に示す略線図である。
【図４】この発明の第３実施例による量子干渉半導体装
置のチャネル部を概念的に示す略線図である。
置のチャネル部を概念的に示す略線図である。
【図５】この発明の第３実施例による量子干渉半導体装
置のチャネル部の具体的な構造例を示す斜視図である。
置のチャネル部の具体的な構造例を示す斜視図である。
【図６】この発明の第４実施例による量子干渉半導体装
置のチャネル部を概念的に示す略線図である。
置のチャネル部を概念的に示す略線図である。
【図７】図２に示すと同様な構造のチャネル部を用いた
２端子の量子干渉半導体装置の構造例を示す斜視図であ
る。
２端子の量子干渉半導体装置の構造例を示す斜視図であ
る。
【図８】図２に示すと同様な構造のチャネル部を用いた
３端子の量子干渉半導体装置の構造例を示す斜視図であ
る。
３端子の量子干渉半導体装置の構造例を示す斜視図であ
る。
【図９】図２に示すと同様な構造のチャネル部を用いた
１２端子の量子干渉半導体装置の構造例を示す斜視図で
ある。
１２端子の量子干渉半導体装置の構造例を示す斜視図で
ある。
【図１０】この発明の第５実施例による量子干渉半導体
装置のチャネル部を概念的に示す略線図である。
装置のチャネル部を概念的に示す略線図である。
【図１１】コネクション・マシンへのこの発明の適用の
可能性を説明するための略線図である。
可能性を説明するための略線図である。
【図１２】従来のＭＥＳＦＥＴの一例を示す斜視図であ
る。
る。
ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４ チャネル １ ｎ型ＡｌＧａＡｓ ２ ｉ型ＧａＡｓ ３ ｉ型ＡｌＧａＡｓ ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ ｎ型ＡｌＧａＡｓ Ｓ、Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 、Ｓ4 ソース Ｄ、Ｄ1 、Ｄ2 、Ｄ3 、Ｄ4 ドレイン Ｇ、Ｇ1 、Ｇ2 、Ｇ3 、Ｇ4 ゲート電極
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の角部がある断面形状を有する柱体
の上記複数の角部のそれぞれを通る辺に沿ってそれぞれ
チャネルが設けられた構造を有する量子干渉半導体装
置。 - 【請求項２】 多角柱の側面の複数の辺のそれぞれに沿
ってそれぞれチャネルが設けられた構造を有する量子干
渉半導体装置。 - 【請求項３】 その中心軸の周りに所定角度ねじられた
多角柱の側面の複数の辺のそれぞれに沿ってそれぞれチ
ャネルが設けられた構造を有する量子干渉半導体装置。 - 【請求項４】 上記チャネルは多重連結構造を有するこ
とを特徴とする請求項１、２または３記載の量子干渉半
導体装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4326025A JPH06151821A (ja) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | 量子干渉半導体装置 |
| US08/149,954 US5412223A (en) | 1992-11-11 | 1993-11-10 | Semiconductor device exploiting a quantum interference effect |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4326025A JPH06151821A (ja) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | 量子干渉半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06151821A true JPH06151821A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=18183259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4326025A Pending JPH06151821A (ja) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | 量子干渉半導体装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5412223A (ja) |
| JP (1) | JPH06151821A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5908306A (en) * | 1993-01-29 | 1999-06-01 | Sony Corporation | Method for making a semiconductor device exploiting a quantum interferences effect |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01129468A (ja) * | 1987-11-16 | 1989-05-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電子干渉素子 |
| JPH0226077A (ja) * | 1988-07-15 | 1990-01-29 | Fujitsu Ltd | 半導体機能素子 |
| US5130766A (en) * | 1988-08-04 | 1992-07-14 | Fujitsu Limited | Quantum interference type semiconductor device |
| JPH02210880A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-22 | Hitachi Ltd | 量子干渉効果素子 |
| JPH02305477A (ja) * | 1989-05-19 | 1990-12-19 | Fujitsu Ltd | 量子干渉効果トランジスタ及びその製造方法 |
| JPH02305478A (ja) * | 1989-05-19 | 1990-12-19 | Sony Corp | 半導体装置 |
| US5233205A (en) * | 1989-09-25 | 1993-08-03 | Hitachi, Ltd. | Quantum wave circuit |
| JPH03253875A (ja) * | 1990-03-02 | 1991-11-12 | Citizen Watch Co Ltd | 画像形成方法 |
| US5153688A (en) * | 1990-04-21 | 1992-10-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Method and device for controlling interference of electron waves by light in which a transverse magnetic wave is applied |
| US5157467A (en) * | 1990-09-12 | 1992-10-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Quantum interference device and method for processing electron waves utilizing real space transfer |
| EP0475403B1 (en) * | 1990-09-13 | 1997-01-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Quantum interference devices and methods for processing interference current |
-
1992
- 1992-11-11 JP JP4326025A patent/JPH06151821A/ja active Pending
-
1993
- 1993-11-10 US US08/149,954 patent/US5412223A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5412223A (en) | 1995-05-02 |
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