JPH0687509B2 - Heterojunction magnetic sensor - Google Patents

Heterojunction magnetic sensor

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JPH0687509B2
JPH0687509B2 JP63073975A JP7397588A JPH0687509B2 JP H0687509 B2 JPH0687509 B2 JP H0687509B2 JP 63073975 A JP63073975 A JP 63073975A JP 7397588 A JP7397588 A JP 7397588A JP H0687509 B2 JPH0687509 B2 JP H0687509B2
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magnetic sensor
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heterojunction
electron gas
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佳延 杉山
致和 鷹野
肇 曽我
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Soken Inc
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Nippon Soken Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子・機械工業分野における各種の計測・制
御に用いられている磁気センサに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a magnetic sensor used for various measurements and controls in the fields of electronic and mechanical industries.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、ヘテロ接合磁気センサは、不純物を含まないGaAs
層を不純物を含まないAlGaAs層(スーペサ層)に接合す
ることにより、二次元電子ガス層(以下2DEG層という)
が形成され、かつこのAlGaAs層にn型不純物を含むAlGa
As層(キャリア供給層)を接合するように構成されてい
た。
Conventionally, the heterojunction magnetic sensor is made of GaAs containing no impurities.
Two-dimensional electron gas layer (hereinafter referred to as 2DEG layer) by bonding the layer to the AlGaAs layer (supervisor layer) that does not contain impurities
And AlGa containing n-type impurities in the AlGaAs layer.
It was configured to join the As layer (carrier supply layer).

しかし、上記のセンサでは、高電界を入力した場合にn
型AlGaAs層に余剰キャリアが生成して2DEG層中に過剰に
キャリアが満たされるため感度が飽和し、さらに、この
余剰キャリアによって2DEG層と並列に電気伝導に寄与す
ることによって平均の移動度が低下する等によって、高
出力が得られないという問題点があった。
However, in the above sensor, when a high electric field is input, n
Type surplus carriers are generated in the AlGaAs layer and the 2DEG layer is excessively filled with carriers, resulting in saturation of sensitivity, and this extra carrier contributes to electrical conduction in parallel with the 2DEG layer, reducing the average mobility. However, there was a problem that high output could not be obtained.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

本発明は上記点に鑑み、高電界駆動でも、感度が飽和せ
ず高出力が得られる磁気センサを提供することを目的と
してなされたものである。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a magnetic sensor that can obtain a high output without saturating the sensitivity even when driven by a high electric field.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

基本的な磁気センサであるホール素子の設計原理を考え
る。長方形ホール素子において、入力電圧Vinと出力電
圧(ホール電圧)VHの関係は、Vinが十分小さい場合、
次式で表される。
Consider the design principle of a Hall element, which is a basic magnetic sensor. In rectangular Hall element, the input voltage V in and the output voltage (Hall voltage) relationship V H, if V in is sufficiently small,
It is expressed by the following equation.

VH=(W/l)・μHO・B/Vin………(1) ここでl及びWは、素子の長さと幅、μHOは、素子の低
電界のホール移動度、Bは、磁束密度である。
V H = (W / l) · μ HO · B / V in (1) where l and W are the length and width of the device, μ HO is the Hall mobility of the device in the low electric field, and B is , The magnetic flux density.

入力電圧が大きくなると、発生する熱と電界によるホー
ル移動度の低下を考慮する必要があり、最大ホール移動
度は次式で表される。
When the input voltage increases, it is necessary to consider the decrease in hole mobility due to the generated heat and electric field, and the maximum hole mobility is expressed by the following equation.

VHmax=B・w・μH・(2・h・ΔT・ρ/t)1/2……
…(2) ここで、μH,h,ρ,及びtは、素子の高電界ホール移動
度、熱伝達係数、比抵抗、及び厚さ、ΔTは素子と周囲
との温度差である。
V Hmax = B ・ w ・ μ H・ (2 ・ h ・ ΔT ・ ρ / t) 1/2 ……
(2) Here, μ H , h, ρ, and t are high electric field hole mobility, heat transfer coefficient, specific resistance, and thickness of the element, and ΔT is a temperature difference between the element and the surroundings.

ここで、ρ/tは素子の内部抵抗を表す項であるが、外部
回路との整合性から素子の内部抵抗は一定の範囲(数+
Ω〜数キロΩ)のものがよい。従って、ホール素子の高
出力化には、この条件の下で、高電界の移動度が大きい
ことが必要である。
Here, ρ / t is a term representing the internal resistance of the element, but the internal resistance of the element is within a certain range (number +
Ω to several kilo Ω) is preferable. Therefore, in order to increase the output of the Hall element, it is necessary that the mobility of the high electric field is large under this condition.

そこで、本発明は、二次元電子ガス層を有するヘテロ接
合磁気センサにおいて、二次元電子ガスに隣接して設け
られ、二次元電子ガス層のエネルギー状態より大きいエ
ネルギー状態を有する量子井戸構造の半導体層を設ける
ことにより、高電界においても感度が飽和せず、かつ移
動度の向上により高出力を得るという技術手段を本発明
ではさらにまた、バンドギャップの異なる異種半導体の
接合部に、高移動度の二次元電子ガス層を形成するヘテ
ロ接合構造を包含するヘテロ接合磁気センサにおいて、
二次元電子ガス層に電子を供給するキャリア供給層に隣
接して設けられ、二次元電子ガス層のエネルギー状態よ
り高いエネルギー状態を持つ量子井戸構造の半導体層を
設けるヘテロ接合磁気センサを採用した。
Therefore, the present invention provides a heterojunction magnetic sensor having a two-dimensional electron gas layer, which is provided adjacent to the two-dimensional electron gas and has a quantum well structure having an energy state larger than that of the two-dimensional electron gas layer. Further, the present invention provides a technical means in which the sensitivity is not saturated even in a high electric field by providing the element and a high output is obtained by improving the mobility. In a heterojunction magnetic sensor including a heterojunction structure forming a two-dimensional electron gas layer,
A heterojunction magnetic sensor is provided, which is provided adjacent to a carrier supply layer that supplies electrons to the two-dimensional electron gas layer and has a quantum well structure semiconductor layer having an energy state higher than that of the two-dimensional electron gas layer.

〔作用〕[Action]

エネルギー状態の低い2DEG層の他に、量子井戸構造の半
導体層を設けたので、高電界で生成される余剰キャリア
が2DEG層に満たされるばかりでなく、量子井戸構造の半
導体層にも満たされるため、2DEG層が余剰キャリアによ
って飽和することがなく、かつ余剰キャリアは2DEG層ま
たは量子井戸層に移り、移動度が向上するため、2DEG層
と並列に電気伝導に寄与することによる平均の移動度の
低下を防止でき、高電界においても高出力のヘテロ接合
磁気センサが得られる。
In addition to the 2DEG layer having a low energy state, a semiconductor layer having a quantum well structure is provided, so that the excess carriers generated by a high electric field are not only filled in the 2DEG layer but also in the semiconductor layer having a quantum well structure. , The 2DEG layer is not saturated by the excess carriers, and the excess carriers move to the 2DEG layer or the quantum well layer to improve the mobility, so that the average mobility by contributing to the electric conduction in parallel with the 2DEG layer A heterojunction magnetic sensor can be obtained that can prevent deterioration and that can output high power even in a high electric field.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.

第1図は、本発明を特にホール素子用として適用した場
合のその概略構成図を示す。この場合、バンドギャップ
の異なる2種類の半導体層4と5のヘテロ接合部分に
は、高移動度の二次元電子ガス層(以下2DEG層という)
6が形成される。半導体層5は、不純物をドープした半
導体層5b(キャリア供給層)と、ドープしていない半導
体層5a(スーペサ層)からなり、かつ半導体層5aは量子
井戸構造を有する。なお、第1図において、2a,2bは、
ホール素子Hに電流を流すための電流端子、3aおよび3b
は、ホール素子Hに磁束密度Bの磁界を加えた時、発生
するホール起電力VHを取り出すためのホール端子であ
る。
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram when the present invention is applied particularly to a Hall element. In this case, a high mobility two-dimensional electron gas layer (hereinafter referred to as a 2DEG layer) is formed at the heterojunction portion between the two types of semiconductor layers 4 and 5 having different band gaps.
6 is formed. The semiconductor layer 5 is composed of an impurity-doped semiconductor layer 5b (carrier supply layer) and an undoped semiconductor layer 5a (supervisor layer), and the semiconductor layer 5a has a quantum well structure. In addition, in FIG. 1, 2a and 2b are
Current terminals 3a and 3b for supplying current to the Hall element H
Is a Hall terminal for taking out the Hall electromotive force V H generated when a magnetic field of magnetic flux density B is applied to the Hall element H.

次に、上記のホール素子Hの具体的な構造、及びその製
造方法について説明する。
Next, a specific structure of the Hall element H and a manufacturing method thereof will be described.

第2図は第1実施例として、量子井戸層付ヘテロ接合半
導体の構造を示しており、半絶縁性GaAs基板7の上に、
ノンドープCaAs4、バリヤ層であるノンドープバリヤ層5
a−1、ノンドープウエル(量子井戸)層5a−2、バリ
ヤ層であるノンドープバリヤ層5a−3、キャリア供給層
5b、SiドープCaAs層5cを順次分子線結晶成長法(MBE)
を用いて形成した。なお、他に、有機金属気相成長法、
液相成長法等を用いてもよい。ここで、5a−1をノンド
ープAlAs、5a−2をノンドープGaAs、5a−3をノンドー
プAlGaAsとし、5bをSiドープAlGaAsとする場合を第1実
施例として説明する。
FIG. 2 shows, as a first embodiment, the structure of a heterojunction semiconductor with a quantum well layer, on a semi-insulating GaAs substrate 7,
Non-doped CaAs 4, non-doped barrier layer 5 that is a barrier layer
a-1, non-doped well (quantum well) layer 5a-2, non-doped barrier layer 5a-3 that is a barrier layer, carrier supply layer
5b, Si-doped CaAs layer 5c are sequentially grown by molecular beam crystal growth (MBE)
Was formed using. In addition to the above, metal organic vapor phase epitaxy,
A liquid phase growth method or the like may be used. Here, the case where 5a-1 is non-doped AlAs, 5a-2 is non-doped GaAs, 5a-3 is non-doped AlGaAs, and 5b is Si-doped AlGaAs will be described as a first embodiment.

第2図からわかるように、2DEG層6は、ノンドープGaAs
層4のノンドープバリヤ層5a−1側の境界面上に形成さ
れる。ノンドープバリヤ層5a−1,5a−3とノンドープウ
エル層5a−2からなる量子井戸構造は、n型のSiがドー
プされたキャリア供給層5b中のSiがノンドープGaAs4中
に侵入するのを防止するのに加えて、高電界における移
動度を向上させるために設けてある。
As can be seen from FIG. 2, the 2DEG layer 6 is made of undoped GaAs.
It is formed on the boundary surface of the layer 4 on the non-doped barrier layer 5a-1 side. The quantum well structure consisting of the non-doped barrier layers 5a-1 and 5a-3 and the non-doped well layer 5a-2 prevents Si in the n-type Si-doped carrier supply layer 5b from entering the non-doped GaAs4. In addition to the above, it is provided to improve the mobility in a high electric field.

また、上述した電流端子2a,2b、及びホール端子3a,3bの
電極として機能するAu−Geオーム性電極200が、上記各
層4,5a−1,5a−2,5a−3,5b,5cとオーム性接触を有する
ように形成されている。
Further, the above-mentioned current terminals 2a, 2b, and the Au-Ge ohmic electrode 200 functioning as an electrode of the hole terminals 3a, 3b, the layers 4,5a-1, 5a-2, 5a-3, 5b, and 5c. Formed to have ohmic contact.

なお、結晶成長用の半絶縁性GaAs基板のクリーニング
は、濃硫酸、過酸化水素水、純水の混合液(容積比が4:
1:1、液温60℃)中で約1分間エッチングし、結晶成長
用真空槽の中でヒ素の蒸気をあてながら熱エッチングを
行った。結晶成長条件の第1実施例における代表例は以
下のとおりである。
The semi-insulating GaAs substrate for crystal growth is cleaned by a mixed solution of concentrated sulfuric acid, hydrogen peroxide solution, and pure water (volume ratio of 4:
Etching was performed for about 1 minute in a 1: 1, liquid temperature 60 ° C.), and thermal etching was performed in a vacuum chamber for crystal growth while applying arsenic vapor. Typical examples of the crystal growth conditions in the first embodiment are as follows.

1.Gaフラックス:4.8×10-7Torr 2.Asフラックス:1.0×10-5Torr 3.Alフラックス:1.2×10-7Torr 4.結晶成長温度:630℃ 5.結晶成長速度:1.20μm/hr(GaAs) 1.65μm/hr (AlGaAs) 0.45μm/hr(AlAs) 6.第1層:ノンドープGaAs(500nm) 第2層:ノンドープAlAs(1.5nm) 第3層:ノンドープGaAs(2.0nm) 第4層:ノンドープAlGaAs(5.0nm) 第5層:SiドープAlGaAs層(75nm) 第6層:SiドープGaAs(10nm) ここでSiドープ濃度は1×1018cm-3である。1.Ga flux: 4.8 × 10 -7 Torr 2.As flux: 1.0 × 10 -5 Torr 3.Al flux: 1.2 × 10 -7 Torr 4.Crystal growth temperature: 630 ° C 5.Crystal growth rate: 1.20 μm / hr (GaAs) 1.65 μm / hr (AlGaAs) 0.45 μm / hr (AlAs) 6. First layer: non-doped GaAs (500 nm) Second layer: non-doped AlAs (1.5 nm) Third layer: non-doped GaAs (2.0 nm) 4th layer: non-doped AlGaAs (5.0 nm) 5th layer: Si-doped AlGaAs layer (75 nm) 6th layer: Si-doped GaAs (10 nm) Here, Si doping concentration is 1 × 10 18 cm −3 .

7.オーミック電極がAuGe(7%から12%)/Ni/Auの蒸着
膜の合金化による。
7. Ohmic electrode is due to alloying of AuGe (7% to 12%) / Ni / Au evaporated film.

上記の方法によって得られたヘテロ接合ホール素子の考
えられる作用を第3図のエネルギーバンド図を用いて説
明する。
A possible action of the heterojunction Hall element obtained by the above method will be described with reference to the energy band diagram of FIG.

はじめに、電流端子2a,2bに正電圧を印加した場合、キ
ャリア供給層であるn型AlGaAs層5bよりエネルギー状態
の低い2DEG層6を通して電流が流れると、電子の持つエ
ネルギーが低くなり、電子の移動度が高くなる。
First, when a positive voltage is applied to the current terminals 2a and 2b, when a current flows through the 2DEG layer 6 having a lower energy state than the n-type AlGaAs layer 5b which is a carrier supply layer, the energy possessed by the electrons is lowered and the electrons move. The degree increases.

その状態で、高電界を印加した場合に、2DEG層6に満た
されている電子のエネルギーが高くなり、実効質量が増
加するため、移動度が低下する。しかし、第1実施例の
構造においては、1.5nmのノンドープAlAs層5a−1を介
して、2DEG層6よりもエネルギー状態のわずかに高いGa
As層5a−2が設けられているので、電子は実空間遷移を
起こし、ノンドープAlAs層5−1を介してGaAs層5a−2
を満たしはじめる。そのため、GaAs層5a−2に満たされ
る電子のエネルギーの一部はポテンシャンエネルギーに
変換されるため、電子の実効質量を減少させ、ふたたび
移動度を増加させる。
In that state, when a high electric field is applied, the energy of the electrons filled in the 2DEG layer 6 increases and the effective mass increases, so that the mobility decreases. However, in the structure of the first embodiment, Ga having a slightly higher energy state than the 2DEG layer 6 is provided through the 1.5 nm non-doped AlAs layer 5a-1.
Since the As layer 5a-2 is provided, the electrons cause a real space transition, and the GaAs layer 5a-2 passes through the non-doped AlAs layer 5-1.
Begin to meet. Therefore, a part of the energy of the electrons filled in the GaAs layer 5a-2 is converted into potentian energy, which reduces the effective mass of the electrons and increases the mobility again.

また、高電界を印加することによって生成されたキャリ
ア層であるAlGaAs層5b中の余剰キャリアは、2DEG層6だ
けでなく量子井戸層5a−bのエネルギー状態をもとるこ
とができるので、移動度の低い余剰キャリアの存在を防
ぐことができ、平均の移動度の低下を防止できる。
In addition, the excess carriers in the AlGaAs layer 5b, which is a carrier layer generated by applying a high electric field, can take the energy state of not only the 2DEG layer 6 but also the quantum well layers 5a-b, so that the mobility is high. It is possible to prevent the existence of surplus carriers having a low mobility, and to prevent a decrease in average mobility.

ここで、GaAs層5a−2の幅が大きくなると、GaAs層5a−
2のエネルギー状態が低くなり、低い電界においてもGa
As層5a−2内に留まる電子の数が多くなってしまい、上
記の効果を得ることが困難となる。
Here, when the width of the GaAs layer 5a-2 becomes large, the GaAs layer 5a-
The energy state of 2 becomes low, and Ga
The number of electrons remaining in the As layer 5a-2 increases, and it becomes difficult to obtain the above effect.

そこで、第4図に第1実施例の素子の低電界移動度と量
子井戸幅(5a−1の厚さ)との関係を示す。この構造で
は、量子井戸幅2.5mm以上で急激に移動度が低下する。
Therefore, FIG. 4 shows the relationship between the low electric field mobility and the quantum well width (thickness of 5a-1) of the device of the first embodiment. In this structure, the mobility drops sharply when the quantum well width is 2.5 mm or more.

次に、5a−1をノンドープAlAs、5a−2をノンドープGa
As、5a−3をノンドープAlAsとし、5bがノンドープAlAs
/ノンドープGaAs/SiドープGaAs/ノンドープGaAsを基本
構造とする超格子である場合を第2実施例とし、第5図
にその模式断面図を示す。
Next, 5a-1 is non-doped AlAs and 5a-2 is non-doped Ga.
As and 5a-3 are undoped AlAs, 5b is undoped AlAs
A second embodiment is a superlattice having a basic structure of / non-doped GaAs / Si-doped GaAs / non-doped GaAs, and FIG. 5 shows a schematic sectional view thereof.

第2実施例では、第1実施例のn型AlGaAs層5bを、ノン
ドープAlAs層(1.5nm)50b−1、ノンドープGaAs層(0.
5nm)50b−2、SiドープGaAs層(1.5nm)50b−3、ノン
ドープGaAs層(0.5nm)50b−4からなる4nmの層を基本
構造とし、これらの25回の繰り返しからなる総膜厚100n
mの超格子構造の半導体層50bに置き換え、ノンドープAl
GaAs層5a−3を、ノンドープAlAs層(1.5nm)50a−3で
置き換えた量子井戸層付超格子ホール素子とする。第2
実施例の低電界移動度の量子井戸幅依存性を第6図に示
す。この構造では量子井戸幅5.0nm以上で急激に移動度
が低下する。なお、第4図の場合と比べて、移動度が低
下する量子井戸幅が厚いのは、第2実施例ではノンドー
プAlAs層5a−3が薄いことに対応する。
In the second embodiment, the n-type AlGaAs layer 5b of the first embodiment is replaced by a non-doped AlAs layer (1.5 nm) 50b-1 and a non-doped GaAs layer (0.
5 nm) 50b-2, Si-doped GaAs layer (1.5 nm) 50b-3, and non-doped GaAs layer (0.5 nm) 50b-4 with a basic structure of 4 nm.
Replaced by a semiconductor layer 50b with a superlattice structure of m
The GaAs layer 5a-3 is replaced with a non-doped AlAs layer (1.5 nm) 50a-3 to form a superlattice Hall element with a quantum well layer. Second
FIG. 6 shows the quantum well width dependence of the low electric field mobility of the example. In this structure, the mobility drops sharply when the quantum well width is 5.0 nm or more. It should be noted that the fact that the quantum well width with reduced mobility is thicker than that in the case of FIG. 4 corresponds to the fact that the non-doped AlAs layer 5a-3 is thin in the second embodiment.

次に、第1実施例および第2実施例の磁気センサの高電
界駆動時の特性について本発明等が測定した測定値に基
づいて説明する。第7図は第1実施例の量子井戸層付ヘ
テロ接合ホール素子の移動度の電界依存性を示す。前述
の低電界移動度の低下の起こらない量子井戸幅2.0nm以
下の素子では、量子井戸幅が大きくなるのに従って高電
界移動度の低下が小さくなる。第8図は、第2実施例の
磁界感度の電界依存性を示す。量子井戸幅2.0nmで磁界
感度は最大となる。
Next, the characteristics of the magnetic sensors of the first and second embodiments when driven in a high electric field will be described based on the measurement values measured by the present invention. FIG. 7 shows the electric field dependence of the mobility of the heterojunction Hall element with a quantum well layer of the first embodiment. In the element having a quantum well width of 2.0 nm or less, which does not cause the decrease in low electric field mobility described above, the decrease in high electric field mobility decreases as the quantum well width increases. FIG. 8 shows the electric field dependence of the magnetic field sensitivity of the second embodiment. The magnetic field sensitivity becomes maximum when the quantum well width is 2.0 nm.

第9図は第2実施例の量子井戸層付超格子ホール素子の
移動度の量子井戸幅依存性を示す。第1実施例の場合と
同様に量子井戸幅2.0〜2.5nmで移動度は最大となる。な
お、低温で測定したのは、深い準位のドナーにより測定
値が変化することを避けるためである。
FIG. 9 shows the quantum well width dependence of the mobility of the superlattice Hall element with a quantum well layer of the second embodiment. As in the case of the first embodiment, the maximum mobility is obtained when the quantum well width is 2.0 to 2.5 nm. The measurement was carried out at a low temperature in order to prevent the measured value from changing due to a deep level donor.

第1表に、第1実施例および第2実施例とそれぞれの量
子井戸層がなく、他は全く同様の構造を有する第1比較
例および第2比較例の最大磁界感度を示す。
Table 1 shows the maximum magnetic field sensitivities of the first comparative example and the second comparative example, which do not have the quantum well layers of the first and second embodiments and have the same structure as the others.

第1表に示すように第1実施例では、量子井戸幅2.0nm
の時に最大磁界感度は7V/Tとなり、従来のヘテロ接合ホ
ール素子に比べて20%以上高出力化し、第2実施例では
量子井戸幅2.5nmの時最大磁界感度は18V/Tとなり、従来
の超格子ホール素子に比べて60%以上高出力化した。
As shown in Table 1, in the first embodiment, the quantum well width is 2.0 nm.
The maximum magnetic field sensitivity is 7 V / T at that time, which is 20% higher than that of the conventional heterojunction Hall element. In the second embodiment, the maximum magnetic field sensitivity is 18 V / T when the quantum well width is 2.5 nm. The output power is 60% higher than that of the superlattice Hall element.

また、量子井戸構造を持つ半導体層、二次元電子ガス
層、キャリア供給層の位置関係を変えた構造を第3実施
例から第6実施例とし、第10図から第13図に示すが、こ
のような構造でも素子の高出力化が実現できる。
Further, a structure in which the positional relationship among the semiconductor layer having the quantum well structure, the two-dimensional electron gas layer, and the carrier supply layer is changed is referred to as a third embodiment to a sixth embodiment, and is shown in FIGS. 10 to 13. Even with such a structure, high output of the device can be realized.

また、上記第1実施例から第6実施例に示した断面構造
でのドレイン分離型の磁気センサのようなホール素子以
外の磁気センサでも高出力化が実現できる。
Further, the magnetic sensor other than the Hall element, such as the drain-separated magnetic sensor having the cross-sectional structure shown in the first to sixth embodiments, can achieve high output.

〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、二次元電子ガス層の
エネルギー状態よりも高いエネルギー状態を有する量子
井戸構造の半導体層を設けることにより、高電界におい
ても感度が飽和せず、かつ移動度の向上による高出力に
磁気センサが得られ、計測・制御の高精度化に大きく貢
献することができるという優れた効果が得られる。
As described above, according to the present invention, by providing a semiconductor layer having a quantum well structure having an energy state higher than that of the two-dimensional electron gas layer, the sensitivity is saturated even in a high electric field. In addition, a magnetic sensor can be obtained with high output due to improved mobility, and an excellent effect that it can greatly contribute to high accuracy of measurement and control can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の第1実施例であるヘテロ接合ホール素
子の概略構成図、第2図は第1実施例のヘテロ接合ホー
ル素子の模式断面図、第3図は第1実施例のエネルギー
バンド図、第4図は第1実施例の低電界移動度と量子井
戸幅との関係を示す特性図、第5図は本発明の第2実施
例を示す模式図断面図、第6図は第2実施例の低電界移
動度と量子井戸幅との関係を示す特性図、第7図は第1
実施例の相対移動度と入力電界との関係を示す特性図、
第8図は第1実施例の磁界感度と入力電界との関係を示
す特性図、第9図は第2実施例の相対移動度と入力電界
との関係を示す特性図、第10図から第13図はそれぞれ、
第3実施例から第6実施例のホール素子の概略断面図で
ある。 5a…半導体層,5a−2…量子井戸幅層,5b…キャリア供給
層,6…二次元電子ガス層。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a heterojunction Hall element that is the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the heterojunction Hall element of the first embodiment, and FIG. 3 is energy of the first embodiment. FIG. 4 is a band diagram, FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the low electric field mobility and the quantum well width of the first embodiment, FIG. 5 is a schematic sectional view showing the second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the low electric field mobility and the quantum well width of the second embodiment.
A characteristic diagram showing the relationship between the relative mobility of the example and the input electric field,
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the magnetic field sensitivity and the input electric field in the first embodiment, FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the relative mobility and the input electric field in the second embodiment, and FIGS. 13 figures,
It is a schematic sectional drawing of the Hall element of a 3rd example-6th example. 5a ... semiconductor layer, 5a-2 ... quantum well width layer, 5b ... carrier supply layer, 6 ... two-dimensional electron gas layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 豊永 茂弘 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page Examiner Shigehiro Toyonaga

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】バンドギャップの異なる異種半導体の接合
部に、高移動度の二次元電子ガス層を形成するヘテロ接
合構造を包含するヘテロ接合磁気センサにおいて、 前記二次元電子ガス層に隣接して設けられ、前記二次元
電子ガス層のエネルギー状態より高いエネルギー状態を
持つ量子井戸構造の半導体層を設けることを特徴とする
ヘテロ接合磁気センサ。
1. A heterojunction magnetic sensor including a heterojunction structure in which a high-mobility two-dimensional electron gas layer is formed at a junction of different semiconductors having different band gaps, the heterojunction magnetic sensor being adjacent to the two-dimensional electron gas layer. A heterojunction magnetic sensor provided with a semiconductor layer having a quantum well structure having an energy state higher than that of the two-dimensional electron gas layer.
【請求項2】前記半導体層はエネルギー障壁となる2つ
のバリヤ層の間に設けられることによって、前記量子井
戸構造をなすことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のヘテロ接合磁気センサ。
2. The heterojunction magnetic sensor according to claim 1, wherein the semiconductor layer forms the quantum well structure by being provided between two barrier layers serving as energy barriers.
【請求項3】前記量子井戸構造の半導体層が前記二次元
電子ガス層と前記二次元電子ガス層に電子を供給するキ
ャリヤ供給層との間にあることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載のヘテロ接合磁気センサ。
3. The semiconductor layer having the quantum well structure is located between the two-dimensional electron gas layer and a carrier supply layer that supplies electrons to the two-dimensional electron gas layer. The heterojunction magnetic sensor according to the item.
【請求項4】前記量子井戸構造の半導体層が前記二次元
電子ガス層と前記ヘテロ接合磁気センサの基板との間に
設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のヘテロ接合磁気センサ。
4. The hetero according to claim 1, wherein the semiconductor layer having the quantum well structure is provided between the two-dimensional electron gas layer and the substrate of the heterojunction magnetic sensor. Junction magnetic sensor.
【請求項5】バンドギャップの異なる異種半導体の接合
部に、高移動度の二次元電子ガス層を形成するヘテロ接
合構造を包含するヘテロ接合磁気センサにおいて、 前記二次元電子ガス層に電子を供給するキャリヤ供給層
に隣接して設けられ、前記二次元電子ガス層のエネルギ
ー状態より高いエネルギー状態を持つ量子井戸構造の半
導体層を設けることを特徴とするヘテロ接合磁気セン
サ。
5. A heterojunction magnetic sensor including a heterojunction structure in which a high mobility two-dimensional electron gas layer is formed at a junction of different semiconductors having different band gaps, and electrons are supplied to the two-dimensional electron gas layer. A heterojunction magnetic sensor provided adjacent to the carrier supply layer having a quantum well structure having an energy state higher than that of the two-dimensional electron gas layer.
【請求項6】前記半導体層はエネルギー障壁となる2つ
のバリヤ層の間に設けられることによって、前記量子井
戸構造をなすことを特徴とする特許請求の範囲第5項記
載のヘテロ接合磁気センサ。
6. The heterojunction magnetic sensor according to claim 5, wherein the semiconductor layer forms the quantum well structure by being provided between two barrier layers serving as energy barriers.
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