JPH077835B2 - ホット・エレクトロン・トランジスタ - Google Patents
ホット・エレクトロン・トランジスタInfo
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- JPH077835B2 JPH077835B2 JP63171080A JP17108088A JPH077835B2 JP H077835 B2 JPH077835 B2 JP H077835B2 JP 63171080 A JP63171080 A JP 63171080A JP 17108088 A JP17108088 A JP 17108088A JP H077835 B2 JPH077835 B2 JP H077835B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （発明の背景） ［発明の属する技術分野］ 本発明は、能働的半導体デバイスに関する。特に、電流
のほとんどが、バリスティック電子を含むホットエレク
トロンによるトランジスタに関する。
のほとんどが、バリスティック電子を含むホットエレク
トロンによるトランジスタに関する。
［従来技術の説明］ 従来より、ホットエレクトロントランジスタ、特にバリ
スティック（弾道型）トランジスタは通常の（拡散型）
トランジスタでは、到達し得ない高周波領域で利用でき
る可能性がある事が知られている。例えばT.E.Bellの論
文、IEEE Spectrum、（２月1986、p36-38）を参照され
たい。色々なタイプのホットエレクトロントランジスタ
（HET）が提案されている。
スティック（弾道型）トランジスタは通常の（拡散型）
トランジスタでは、到達し得ない高周波領域で利用でき
る可能性がある事が知られている。例えばT.E.Bellの論
文、IEEE Spectrum、（２月1986、p36-38）を参照され
たい。色々なタイプのホットエレクトロントランジスタ
（HET）が提案されている。
本発明は、HETのうちの一種である化合物半導体HETに関
するものである。簡略なレヴューについては、L.F.East
manの論文（IEEE Spectrum p42-45）を参照されたい。
するものである。簡略なレヴューについては、L.F.East
manの論文（IEEE Spectrum p42-45）を参照されたい。
基本的に化合物半導体HETの従来の仕事は全て、GaAsを
ベースとしたデバイスで行なわれており、近年、バリス
ティック伝導もGaAsをベースとした研究用デバイスで実
際、観察された。これらについては以下の文献を参照の
こと。A.F.J.Levi他の論文、（Physical Review Letter
s、Vol55（19）、p2071〜2073） M.Heiblum他の論文（Physical Review Letters、Vol.55
（20）、p2200-2203）及びM.I.Nathan他の論文、（IEEE
Spectrum、February1986、p45-47。） バリスティック伝導は、実用HETとしての機能が保証で
きると考えられる形状のデバイスで観察された。第１の
タイプはしばしば平面型ドープバリヤトランジスタ（Pl
anar doped barrier transistor;PDBT、例えばJ.R.Haye
s他、Electronic Letters、Vol.20（21）、p851-852を
参照）あるいは“camel"トランジスタ（J.M.Shannon、I
EEE Proceedings Vol.128（９）、p134-140、（198
1））と称される、熱イオン注入を用い、エミッタ、ベ
ース、コレクタを含み、適当な形のポテンシャルバリヤ
をエミッタとベースの間に、また第２のポテンシャルバ
リヤをベースとコレクタの間に有している。
ベースとしたデバイスで行なわれており、近年、バリス
ティック伝導もGaAsをベースとした研究用デバイスで実
際、観察された。これらについては以下の文献を参照の
こと。A.F.J.Levi他の論文、（Physical Review Letter
s、Vol55（19）、p2071〜2073） M.Heiblum他の論文（Physical Review Letters、Vol.55
（20）、p2200-2203）及びM.I.Nathan他の論文、（IEEE
Spectrum、February1986、p45-47。） バリスティック伝導は、実用HETとしての機能が保証で
きると考えられる形状のデバイスで観察された。第１の
タイプはしばしば平面型ドープバリヤトランジスタ（Pl
anar doped barrier transistor;PDBT、例えばJ.R.Haye
s他、Electronic Letters、Vol.20（21）、p851-852を
参照）あるいは“camel"トランジスタ（J.M.Shannon、I
EEE Proceedings Vol.128（９）、p134-140、（198
1））と称される、熱イオン注入を用い、エミッタ、ベ
ース、コレクタを含み、適当な形のポテンシャルバリヤ
をエミッタとベースの間に、また第２のポテンシャルバ
リヤをベースとコレクタの間に有している。
第２のタイプはトンネルホットエレクトロン移動増幅器
（tunneling hot electron transter amplifier;THET
A、例えばM.Heiblem、Solid State Electronics、Vol.2
4、p343-366を参照）と呼ばれ、第１のタイプのものと
は異りベースへ、トンネル注入を有している。上の２つ
のタイプのものは共にユニポーラ（単極）型であるが、
GaAs/AlGaAs系でバイポーラ（双極）型HETのものも提案
されている。
（tunneling hot electron transter amplifier;THET
A、例えばM.Heiblem、Solid State Electronics、Vol.2
4、p343-366を参照）と呼ばれ、第１のタイプのものと
は異りベースへ、トンネル注入を有している。上の２つ
のタイプのものは共にユニポーラ（単極）型であるが、
GaAs/AlGaAs系でバイポーラ（双極）型HETのものも提案
されている。
エミッタからベースに流れる電子の流れは両タイプ共、
印加する電圧Vebにより、エミッタ・ベース間のバリヤ
ポテンシャルを変化させる事により制御される。同様
に、ベースからコレクタへの電子の流れは外部よりベー
ス・コレクタ間に印加する電圧Vbcにより制御できる。
通常の動作条件では、Vbcはベース・コレクタ接合に逆
バイアスをかける。エミッタよりベースに注入された電
子はベース中の周囲の電子の持つ熱エネルギーより大き
なエネルギーを持つ。これら“ホット”エレクトロン
は、理想的にはほとんど散乱を受ける事なくベースを通
過する。もしベース・コレクタ間バリヤがホットエレク
トロンのエネルギーより小さければ、ホットエレクトロ
ンの一部はバリヤを通り越し、コレクタ中の欠乏層を通
過し、コレクタ中の伝導電子へと入り得る。
印加する電圧Vebにより、エミッタ・ベース間のバリヤ
ポテンシャルを変化させる事により制御される。同様
に、ベースからコレクタへの電子の流れは外部よりベー
ス・コレクタ間に印加する電圧Vbcにより制御できる。
通常の動作条件では、Vbcはベース・コレクタ接合に逆
バイアスをかける。エミッタよりベースに注入された電
子はベース中の周囲の電子の持つ熱エネルギーより大き
なエネルギーを持つ。これら“ホット”エレクトロン
は、理想的にはほとんど散乱を受ける事なくベースを通
過する。もしベース・コレクタ間バリヤがホットエレク
トロンのエネルギーより小さければ、ホットエレクトロ
ンの一部はバリヤを通り越し、コレクタ中の欠乏層を通
過し、コレクタ中の伝導電子へと入り得る。
当業者に分るであろうが、このタイプのデバイスが実用
のHETとして機能するまでには克服されねばならない種
々の困難がある。その中でとりわけ問題となるのが、ベ
ース・コレクタ間バリヤによるホットエレクトロンの量
子力学的反射と、空間電荷制限電流である。しかしなが
ら、恐らく最大の障害はベース中、そしてさらに願わく
はコレクタ中の欠乏層中のホットエレクトロンの伝導を
ほぼ完全にする事の困難さであろう。
のHETとして機能するまでには克服されねばならない種
々の困難がある。その中でとりわけ問題となるのが、ベ
ース・コレクタ間バリヤによるホットエレクトロンの量
子力学的反射と、空間電荷制限電流である。しかしなが
ら、恐らく最大の障害はベース中、そしてさらに願わく
はコレクタ中の欠乏層中のホットエレクトロンの伝導を
ほぼ完全にする事の困難さであろう。
最近出願された合衆国特許請求（出願番号第871,494
号、発明の名称“ホット エレクトロン トランジス
タ”、J.R.Hayes他により、1986年６月６日出願）は改
良されたHETを実現する手段を提示している。これらの
手段のうちの１つはHETの“トランジット”（遷移）領
域に直接遷移のバンドギャップをもつ化合物半導体を用
いるもので、この時遷移領域内では伝導電子が比較的小
さい有効質量をもち、好都合にも、それはGaAs中の伝導
電子の有効質量よりも小さい。さらに遷移領域はホット
エレクトロンの総散乱率が比較的小さい化合物半導体を
含んでおり、好都合にも、この散乱率は、同様の（雰囲
気）電子抵抗をもつGaAsよりも小さい、この様な物質の
代表例は、InAs、InSb、InGaAs、HgCdTe、及びPbSnTeで
ある。
号、発明の名称“ホット エレクトロン トランジス
タ”、J.R.Hayes他により、1986年６月６日出願）は改
良されたHETを実現する手段を提示している。これらの
手段のうちの１つはHETの“トランジット”（遷移）領
域に直接遷移のバンドギャップをもつ化合物半導体を用
いるもので、この時遷移領域内では伝導電子が比較的小
さい有効質量をもち、好都合にも、それはGaAs中の伝導
電子の有効質量よりも小さい。さらに遷移領域はホット
エレクトロンの総散乱率が比較的小さい化合物半導体を
含んでおり、好都合にも、この散乱率は、同様の（雰囲
気）電子抵抗をもつGaAsよりも小さい、この様な物質の
代表例は、InAs、InSb、InGaAs、HgCdTe、及びPbSnTeで
ある。
しかしながら、前記特許出願のHETが、GaAsをベースと
する同じ形状のHETよりも遥かに良い性能が得られると
はいうものの、その性能は実用のHETとしてはまだ不十
分な事が多い。例えば、従来のHETは一般に、十分に大
きな電流利得（例えばβ＞10、但し、βはエミッタコモ
ンの電流利得）を室温（300K）で得る事ができず、通常
低温（例えば77K）で動作させる必要がある。
する同じ形状のHETよりも遥かに良い性能が得られると
はいうものの、その性能は実用のHETとしてはまだ不十
分な事が多い。例えば、従来のHETは一般に、十分に大
きな電流利得（例えばβ＞10、但し、βはエミッタコモ
ンの電流利得）を室温（300K）で得る事ができず、通常
低温（例えば77K）で動作させる必要がある。
HETを室温で動作させるという取り扱いの簡略化と、β
等の特性の向上という、一般的な要求という視点より、
HETの性能を向上させる手段は重要な意義をもってい
る。本発明はその様な手段を提案している。
等の特性の向上という、一般的な要求という視点より、
HETの性能を向上させる手段は重要な意義をもってい
る。本発明はその様な手段を提案している。
（定義） 結晶中を伝導する電子が加速電場との相互作用に加え
て、基本的に格子の静電ポテンシャルとのみ相互作用す
る時、これを“バリスティック”に伝導しているとここ
で定義する。従って、電子がたとえ小角の散乱及びまた
は小さいエネルギー変化を受けたとしても、この伝導は
バリスティックと考えられる。
て、基本的に格子の静電ポテンシャルとのみ相互作用す
る時、これを“バリスティック”に伝導しているとここ
で定義する。従って、電子がたとえ小角の散乱及びまた
は小さいエネルギー変化を受けたとしても、この伝導は
バリスティックと考えられる。
伝導電子のエネルギーＥが、ある半導体領域でフェルミ
エネルギEFより大きければ、この電子はホットエレクト
ロンであると考えられる。今、典型的には、kBをボルツ
マン定数、Ｔを格子の絶対温度とすると、Ｅ＞EF＋10kB
Tである。
エネルギEFより大きければ、この電子はホットエレクト
ロンであると考えられる。今、典型的には、kBをボルツ
マン定数、Ｔを格子の絶対温度とすると、Ｅ＞EF＋10kB
Tである。
“ホットエレクトロン”トランジスタ（HET）とは、ト
ランジスタ中の領域でのホットエレクトロンの伝導によ
り性能が基本的に決まるトランジスタで領域でのホット
エレクトロンの散乱は最小限に止まっているものをい
う。
ランジスタ中の領域でのホットエレクトロンの伝導によ
り性能が基本的に決まるトランジスタで領域でのホット
エレクトロンの散乱は最小限に止まっているものをい
う。
HETの“トランジット（遷移）領域”とは、HETのうち、
ホットエレクトロン伝導の大部分が起こる、もしくは起
こる事が目論まれている部分である。例えばPDBT、キャ
メルトランジスタ、またはTHETAデバイスにおいては、
トランジット領域はベース及びコレクタの欠乏層を含ん
でいる。HETで相当のホットエレクトロン伝導の可能性
を得ようとすれば、遷移領域の幅は、その物質中でのホ
ットエレクトロンの平均自由工程よりも小さくなくては
ならない。
ホットエレクトロン伝導の大部分が起こる、もしくは起
こる事が目論まれている部分である。例えばPDBT、キャ
メルトランジスタ、またはTHETAデバイスにおいては、
トランジット領域はベース及びコレクタの欠乏層を含ん
でいる。HETで相当のホットエレクトロン伝導の可能性
を得ようとすれば、遷移領域の幅は、その物質中でのホ
ットエレクトロンの平均自由工程よりも小さくなくては
ならない。
“雰囲気”電荷キャリアとは、電荷キャリア（電子又は
正孔）のうち、基本的に格子と熱平衡にあるものであ
る。例えば、バイポーラHETにおいては、雰囲気電荷キ
ャリアは通常正孔である。
正孔）のうち、基本的に格子と熱平衡にあるものであ
る。例えば、バイポーラHETにおいては、雰囲気電荷キ
ャリアは通常正孔である。
（発明の概要） 広い意味で、発明者はここで性能の改良されたHETの生
産に利用できるアプローチを教示するものである。例え
ば、本発明のアプローチにより室温で非常に大きな電流
利得（例えばβ＞10）を持つ化合物半導体HETを作り得
る。その様なトランジスタは広範に応用でき、機器を従
来のトランジスタを用いたものよりも高周波で動作させ
得る。
産に利用できるアプローチを教示するものである。例え
ば、本発明のアプローチにより室温で非常に大きな電流
利得（例えばβ＞10）を持つ化合物半導体HETを作り得
る。その様なトランジスタは広範に応用でき、機器を従
来のトランジスタを用いたものよりも高周波で動作させ
得る。
本発明のHETは通常従来のHETとほぼ同じ形状をしてい
る。それらは、電子放出領域（第１領域）と、電子収集
領域（第３領域）と、第２領域から成り、この第２領域
は第１領域と第３の領域の間に挟まれ、そこで界面を形
成している。第１領域はエミッタ層を含み、第２領域は
ベース層を含み、そして通常エミッタ層とベース層は接
していて、そこでエミッタ・ベース界面を形成してい
る。通常ベース層も第３領域と接しており、そこで、ベ
ース・コレクタ界面を形成している。第１、第２、第３
領域は一般に化合物半導体よりできており、少なくとも
ベース層の組成はエミッタ層のそれとは異なっている。
物（例えば、バイポーラHETの幾種類）によっては、第
２領域の物質は基本的に第３領域の物質と同じで、それ
らは異なるドーパントまたは異なる濃度のドーパントを
含んでいる点が異なる。
る。それらは、電子放出領域（第１領域）と、電子収集
領域（第３領域）と、第２領域から成り、この第２領域
は第１領域と第３の領域の間に挟まれ、そこで界面を形
成している。第１領域はエミッタ層を含み、第２領域は
ベース層を含み、そして通常エミッタ層とベース層は接
していて、そこでエミッタ・ベース界面を形成してい
る。通常ベース層も第３領域と接しており、そこで、ベ
ース・コレクタ界面を形成している。第１、第２、第３
領域は一般に化合物半導体よりできており、少なくとも
ベース層の組成はエミッタ層のそれとは異なっている。
物（例えば、バイポーラHETの幾種類）によっては、第
２領域の物質は基本的に第３領域の物質と同じで、それ
らは異なるドーパントまたは異なる濃度のドーパントを
含んでいる点が異なる。
本発明HETは、第１、第２、第３領域の各々に電気的に
接触をさせる手段と、また第１から第２の領域へホット
エレクトロンを注入する手段とを含んでいる。大部分
（好ましくは90％以上）の注入されたホットエレクトロ
ンは、第２領域をほとんどエネルギーを失うことなく通
過し、ベース・コレクタ界面を超える。注入されたホッ
トエレクトロンは、平均Eiのエネルギーを持ち、その平
均速度は通っている領域毎に異なる。更に、注入された
ホットエレクトロンは運動量ベクトルkiを持つ。但し、
kiの成分はエミッタ・ベース界面に垂直なｋi,1と平行
なｋi,2である。
接触をさせる手段と、また第１から第２の領域へホット
エレクトロンを注入する手段とを含んでいる。大部分
（好ましくは90％以上）の注入されたホットエレクトロ
ンは、第２領域をほとんどエネルギーを失うことなく通
過し、ベース・コレクタ界面を超える。注入されたホッ
トエレクトロンは、平均Eiのエネルギーを持ち、その平
均速度は通っている領域毎に異なる。更に、注入された
ホットエレクトロンは運動量ベクトルkiを持つ。但し、
kiの成分はエミッタ・ベース界面に垂直なｋi,1と平行
なｋi,2である。
発明者は、HETの性能はデバイス作製に用いた材料に強
く依存する事を発見した。例えば、エミッタ層とベース
層はベース層に注入されたホットエレクトロン軌道がエ
ミッタ・ベース界面に対しほぼ垂直（典型的にはｋi,2/
ki,1が0.2未満）になる様なバンド構造の物質からなる
事が好ましい。これは、注入電子の大部分がほとんど散
乱を受けずに通過する条件となる。典型的には、この条
件はエミッタ層が、間接遷移のバンドギャップの広いAl
SbAsの様な物質からなり、ベース層がｋ空間でΓ点を中
心とする（この表現はバンド構造を表わすのに通常用い
られるもので、当業者には良く知られている）伝導バン
ドを有する物質（典型的にはInAs）を含み、そしてホッ
トエレクトロンはこれらの直接遷移のΓ状態に注入され
る。更に、好ましくは、これらの材料は、ホットエレク
トロンの速度のベース・コレクタ界面に対する垂直成分
が、この界面を通る時にほとんど変化しない様に選ばれ
る。これはベース・コレクタ界面において、∂Ei/∂ｋ
の垂直成分がほぼ連続（好ましくは変化が20％以下）で
ある事を意味する。ここで、Eiはホットエレクトロンの
平均エネルギー、ｋは電子波数ベクトル、そして∂は偏
微分を表わす。この条件は、界面の存在による量子力学
的反射及び共鳴を最小にする。ホットエレクトロンの90
％以上が界面を前向きに通過する為に、（エネルギーEi
の電子の）速度の界面の垂直成分は、典型的には界面を
通過する際、最大でも11％しか変化しない事が必要で、
本発明の好適な実施例ではこの条件は満たされる。本発
明のHETではAlSbとInAsがエミッタ層とベース層に用い
られる好ましい材料である。
く依存する事を発見した。例えば、エミッタ層とベース
層はベース層に注入されたホットエレクトロン軌道がエ
ミッタ・ベース界面に対しほぼ垂直（典型的にはｋi,2/
ki,1が0.2未満）になる様なバンド構造の物質からなる
事が好ましい。これは、注入電子の大部分がほとんど散
乱を受けずに通過する条件となる。典型的には、この条
件はエミッタ層が、間接遷移のバンドギャップの広いAl
SbAsの様な物質からなり、ベース層がｋ空間でΓ点を中
心とする（この表現はバンド構造を表わすのに通常用い
られるもので、当業者には良く知られている）伝導バン
ドを有する物質（典型的にはInAs）を含み、そしてホッ
トエレクトロンはこれらの直接遷移のΓ状態に注入され
る。更に、好ましくは、これらの材料は、ホットエレク
トロンの速度のベース・コレクタ界面に対する垂直成分
が、この界面を通る時にほとんど変化しない様に選ばれ
る。これはベース・コレクタ界面において、∂Ei/∂ｋ
の垂直成分がほぼ連続（好ましくは変化が20％以下）で
ある事を意味する。ここで、Eiはホットエレクトロンの
平均エネルギー、ｋは電子波数ベクトル、そして∂は偏
微分を表わす。この条件は、界面の存在による量子力学
的反射及び共鳴を最小にする。ホットエレクトロンの90
％以上が界面を前向きに通過する為に、（エネルギーEi
の電子の）速度の界面の垂直成分は、典型的には界面を
通過する際、最大でも11％しか変化しない事が必要で、
本発明の好適な実施例ではこの条件は満たされる。本発
明のHETではAlSbとInAsがエミッタ層とベース層に用い
られる好ましい材料である。
HETの性能を向上させる為の手段は他にもある。例え
ば、ベース層を占める雰囲気伝導電子状態の量子化を確
保する事は、散乱を制限し、ホットエレクトロンが遷移
領域をバリスティック（弾道的）に通過する確率を増や
す。この様な量子化は、ベース層の少なくとも１方向の
長さが極めて小さい（典型的には10nmのオーダー）時に
起こる。ベース層に２次元電子ガスを形成する、極めて
“薄い”ベース層は、散乱を制限するが、薄いだけでな
く更に狭くもある（つまりほぼ１次元的）ベース層は、
通常もっと散乱を制限する。ベース層中の雰囲気電荷キ
ャリアの量子化も、有効バンドギャップを広げ、その結
果バンド間散乱の確率を減らす。
ば、ベース層を占める雰囲気伝導電子状態の量子化を確
保する事は、散乱を制限し、ホットエレクトロンが遷移
領域をバリスティック（弾道的）に通過する確率を増や
す。この様な量子化は、ベース層の少なくとも１方向の
長さが極めて小さい（典型的には10nmのオーダー）時に
起こる。ベース層に２次元電子ガスを形成する、極めて
“薄い”ベース層は、散乱を制限するが、薄いだけでな
く更に狭くもある（つまりほぼ１次元的）ベース層は、
通常もっと散乱を制限する。ベース層中の雰囲気電荷キ
ャリアの量子化も、有効バンドギャップを広げ、その結
果バンド間散乱の確率を減らす。
HETにこれら並びに他の特性（後述）を統合すると、従
来技術によるデバイスに比べ格段に優れた性能をもつデ
バイスとなる。特に、本発明のデバイスは、バイアス
（Vce）が１ボルト以上において室温でβ＞10となりう
る。
来技術によるデバイスに比べ格段に優れた性能をもつデ
バイスとなる。特に、本発明のデバイスは、バイアス
（Vce）が１ボルト以上において室温でβ＞10となりう
る。
より詳細には、本発明のHETは前述の第１、第２、第３
領域を含み、第２領域は第１と第３領域に挟まれて界面
を形成し、またエピタキシャル構造をなしている。第
１、第２、第３領域の各々は化合物半導体からなり、第
２領域の材料は少なくとも第１、第２領域界面におい
て、第１領域の材料とは異なっている。このHETは更
に、第１、第２、第３領域の各々と電気的接触を得るた
めの手段を含み、また平均エネルギーEiのホットエレク
トロンを第１領域から第２領域に注入するために用いら
れた手段を含み、この時、少なくとも幾らかの注入電子
は第２・第３領域の界面を通過する。ホットエレクトロ
ンには第１、第２領域界面と垂直並びに平行な成分ｋ
i,1、ｋi,2よりなる波数ベクトルkiと、第１・第２領域
界面に垂直な速度成分が備わっている。第１、第２、第
３領域の材料は、以下のように選択される。第２領域の
材料に基本的にエネルギーEiで電子の空準位がある様
に、この時、電子の空準位に附随した波数ベクトル成分
ｋi,2は第１領域中でエネルギーEiをもつ電子の少なく
とも幾つかと基本的に等しく、またこの時ホットエレク
トロンが第２、第３領域を横切る際、第２第３領域界面
に垂直な速度成分はほとんど変化を受けないように。
領域を含み、第２領域は第１と第３領域に挟まれて界面
を形成し、またエピタキシャル構造をなしている。第
１、第２、第３領域の各々は化合物半導体からなり、第
２領域の材料は少なくとも第１、第２領域界面におい
て、第１領域の材料とは異なっている。このHETは更
に、第１、第２、第３領域の各々と電気的接触を得るた
めの手段を含み、また平均エネルギーEiのホットエレク
トロンを第１領域から第２領域に注入するために用いら
れた手段を含み、この時、少なくとも幾らかの注入電子
は第２・第３領域の界面を通過する。ホットエレクトロ
ンには第１、第２領域界面と垂直並びに平行な成分ｋ
i,1、ｋi,2よりなる波数ベクトルkiと、第１・第２領域
界面に垂直な速度成分が備わっている。第１、第２、第
３領域の材料は、以下のように選択される。第２領域の
材料に基本的にエネルギーEiで電子の空準位がある様
に、この時、電子の空準位に附随した波数ベクトル成分
ｋi,2は第１領域中でエネルギーEiをもつ電子の少なく
とも幾つかと基本的に等しく、またこの時ホットエレク
トロンが第２、第３領域を横切る際、第２第３領域界面
に垂直な速度成分はほとんど変化を受けないように。
（実施例の詳細な説明） 第１図は、本発明のHET10を示し、11,12,13は各々第
１、第２、第３領域を示し、14,15,16は各々第１、第
２、第３領域への電極である。多くの場合、第１と第３
領域は各々エミッタとコレクタである事がわかり、通
常、各々は複数層を含み、第２領域はベース層である。
第３領域の17はコレクタ欠乏領域である。典型的には11
はAlSb0.92As0.08を含み、12は主としてInAsを含み、17
と18はGaSbを含む。典型的にはベース層は厚さ約10nmで
ある。
１、第２、第３領域を示し、14,15,16は各々第１、第
２、第３領域への電極である。多くの場合、第１と第３
領域は各々エミッタとコレクタである事がわかり、通
常、各々は複数層を含み、第２領域はベース層である。
第３領域の17はコレクタ欠乏領域である。典型的には11
はAlSb0.92As0.08を含み、12は主としてInAsを含み、17
と18はGaSbを含む。典型的にはベース層は厚さ約10nmで
ある。
第２図は、本発明のダブル・ヘテロ接合HETのバイアス
電圧印加時の伝導バンドを示す図で、20,21,22は各々第
１、ベース、第３領域を示す。
電圧印加時の伝導バンドを示す図で、20,21,22は各々第
１、ベース、第３領域を示す。
矢印はホットエレクトロンの流れの方向を示し、Φebと
Φbcは各々エミッタ・ベース並びにベース・コレクタエ
ネルギーバリヤであり（エミッタ・ベース・並びにベー
ス・コレクタ界面に附随している）、E0は量子力学的境
界エネルギー（21における電子ガスの２次元的性質によ
る）であり、EFは第２領域でのフェルミエネルギーであ
る。上で述べた典型的な材料の組合せではΦebは1.3eV
程度、Φbcは1.3eV程度である。
Φbcは各々エミッタ・ベース並びにベース・コレクタエ
ネルギーバリヤであり（エミッタ・ベース・並びにベー
ス・コレクタ界面に附随している）、E0は量子力学的境
界エネルギー（21における電子ガスの２次元的性質によ
る）であり、EFは第２領域でのフェルミエネルギーであ
る。上で述べた典型的な材料の組合せではΦebは1.3eV
程度、Φbcは1.3eV程度である。
この実施例では、熱電子放出を用いて平均Eiのエネルギ
ーを持つホットエレクトロンをエミッタ層からベース層
に注入する。２つのバリヤ内での空間帯電効果はドーパ
ント密度ρ＞j/eVとなる様にバリヤ領域がドープされて
いれば基本的に妨げる。ここで、各バリヤで、ｅは電子
の電荷、ｊは電流密度、Ｖは電子の平均速度である。
ーを持つホットエレクトロンをエミッタ層からベース層
に注入する。２つのバリヤ内での空間帯電効果はドーパ
ント密度ρ＞j/eVとなる様にバリヤ領域がドープされて
いれば基本的に妨げる。ここで、各バリヤで、ｅは電子
の電荷、ｊは電流密度、Ｖは電子の平均速度である。
ベース層からエミッタ層への逆電流はΦebとΦbcを雰囲
気熱エネルギkBT（kBはボルツマン定数、Ｔは絶対温
度）よりも大きくとる事により最小化できる。通常、室
温のHETではΦbc＞0.5eVである。
気熱エネルギkBT（kBはボルツマン定数、Ｔは絶対温
度）よりも大きくとる事により最小化できる。通常、室
温のHETではΦbc＞0.5eVである。
ベースのホットエレクトロンの注入は、一般に、エミッ
タ・ベース界面に平行なエネルギー及び運動量の成分が
保存される時、最も効率が高くなる。従って、エミッタ
層とベース層は、ベース層中にエネルギーEiの空準位が
存在するようにうまく選ばれ、これらの空準位に附随し
た波数ベクトルkiは、エミッタ層中でエネルギーEiを持
つ電子とほぼ等しい成分ｋi,2を持つ。
タ・ベース界面に平行なエネルギー及び運動量の成分が
保存される時、最も効率が高くなる。従って、エミッタ
層とベース層は、ベース層中にエネルギーEiの空準位が
存在するようにうまく選ばれ、これらの空準位に附随し
た波数ベクトルkiは、エミッタ層中でエネルギーEiを持
つ電子とほぼ等しい成分ｋi,2を持つ。
上述の様子は、第3a、3b図に示されており、それらは典
型的なエミッタ及びベース層の材料のバンド図に関連し
た部分を表わしてある。第3a図から分るように、このエ
ミッタ材料（例えばAlSb）でEiに近いエネルギーを持つ
電子はブリルアンゾーンのＸ点に近い波数ベクトルをと
りその為（100）を向いたデバイスでは小さなｋi,2（ｋ
i,2＜＜π/a）で、Ｘ点の極小点を占有する電子と共
に、他のＸ点極小点では大きなki,2（ｋi,2≒π/a、但
し、ａはエミッタ層の材料の格子定数）をとるものもあ
る。同様に第3b図は、ベース層の材料（例えばInAs）中
でEiに近いエネルギーを持つ電子がΓ点に近い波数ベク
トルをとっている事を示している。この典型的なエミッ
タ層とベース層の材料の組合わせは（Eiにほぼ等しいエ
ネルギの）ホットエレクトロンの、エミッタ層からベー
ス層への比較的高い注入効率を実現する。特に、効率的
に注入された電子は、小さいｋi,2のｘ点極小点からベ
ース層材料中のΓ−様状態へと移る。他のＸ点極小点か
らは、ベース層の材料中で、大きなｋi,2をもつ空準位
が存在しない為、効率的に注入されない。従って、注入
された電子は小さなエミッタ・ベース界面に平行な速度
成分しかもたず、その結果、ホットエレクトロンが、遷
移領域をバリスティックに通過する確率は高くなってい
る。
型的なエミッタ及びベース層の材料のバンド図に関連し
た部分を表わしてある。第3a図から分るように、このエ
ミッタ材料（例えばAlSb）でEiに近いエネルギーを持つ
電子はブリルアンゾーンのＸ点に近い波数ベクトルをと
りその為（100）を向いたデバイスでは小さなｋi,2（ｋ
i,2＜＜π/a）で、Ｘ点の極小点を占有する電子と共
に、他のＸ点極小点では大きなki,2（ｋi,2≒π/a、但
し、ａはエミッタ層の材料の格子定数）をとるものもあ
る。同様に第3b図は、ベース層の材料（例えばInAs）中
でEiに近いエネルギーを持つ電子がΓ点に近い波数ベク
トルをとっている事を示している。この典型的なエミッ
タ層とベース層の材料の組合わせは（Eiにほぼ等しいエ
ネルギの）ホットエレクトロンの、エミッタ層からベー
ス層への比較的高い注入効率を実現する。特に、効率的
に注入された電子は、小さいｋi,2のｘ点極小点からベ
ース層材料中のΓ−様状態へと移る。他のＸ点極小点か
らは、ベース層の材料中で、大きなｋi,2をもつ空準位
が存在しない為、効率的に注入されない。従って、注入
された電子は小さなエミッタ・ベース界面に平行な速度
成分しかもたず、その結果、ホットエレクトロンが、遷
移領域をバリスティックに通過する確率は高くなってい
る。
実用上のHETはベースへのホットエレクトロンの効率的
な注入のみならず、ホットエレクトロンのほぼ完全なベ
ース・コレクタポテンシャルバリヤの透過を要求され
る。ベース・コレクタ界面で電子が反射される確率は、
電子がコレクタ領域に突入する際の速度変化を減らせ
ば、減らす事ができる。速度は∂E/∂ｋに比例するの
で、この事により、∂E/∂ｋEi,2〜∂E/∂ｋEi,3となる
様に、材料をうまく、選べば良い事が指摘される。ここ
で、偏微分はホットエレクトロンの平均エネルギーでと
り、下ツキの２と３はベース・コレクタ界面の両側にあ
る材料を表わす。
な注入のみならず、ホットエレクトロンのほぼ完全なベ
ース・コレクタポテンシャルバリヤの透過を要求され
る。ベース・コレクタ界面で電子が反射される確率は、
電子がコレクタ領域に突入する際の速度変化を減らせ
ば、減らす事ができる。速度は∂E/∂ｋに比例するの
で、この事により、∂E/∂ｋEi,2〜∂E/∂ｋEi,3となる
様に、材料をうまく、選べば良い事が指摘される。ここ
で、偏微分はホットエレクトロンの平均エネルギーでと
り、下ツキの２と３はベース・コレクタ界面の両側にあ
る材料を表わす。
他の速度一致の条件は、有効質量定理から単に説明用に
導いたものであるが、▲ｍ＊ ２▼／▲ｍ＊ ３▼〜Ei/（E
i−Φbc）であり、ここで▲ｍ＊ ２▼と▲ｍ＊ ３▼は各
々ベース，コレクタ材料中での電子の有効質量である。
従って、Ei、Φbc、ベースとコレクタ材料（コレクタの
欠乏領域にできれば適切に設計された超格子を用いる事
を含む）を注意深く選ぶ事により、Φbcからの量子力学
的反射は極小化できる。通常、その様なマッチングは、
比較的小さい幅の電子のエネルギー（例えば0.5eV）で
可能である。従って注入された電子が比較的小さいエネ
ルギー広がりをもつ様にエミッタ材料とΦebを選択する
事が好ましい。
導いたものであるが、▲ｍ＊ ２▼／▲ｍ＊ ３▼〜Ei/（E
i−Φbc）であり、ここで▲ｍ＊ ２▼と▲ｍ＊ ３▼は各
々ベース，コレクタ材料中での電子の有効質量である。
従って、Ei、Φbc、ベースとコレクタ材料（コレクタの
欠乏領域にできれば適切に設計された超格子を用いる事
を含む）を注意深く選ぶ事により、Φbcからの量子力学
的反射は極小化できる。通常、その様なマッチングは、
比較的小さい幅の電子のエネルギー（例えば0.5eV）で
可能である。従って注入された電子が比較的小さいエネ
ルギー広がりをもつ様にエミッタ材料とΦebを選択する
事が好ましい。
更に、ベース・コレクタ界面の高い透過は通常コレクタ
中の電子の波動関数がベース中のそれと似た振舞いをす
る（例えば、エネルギーEiの電子が共にＳ波的であると
か）事が要求される。例えば、InAsをベース材料、GaAs
をコレクタ材料に選ぶと、上述の両方のマッチング条件
を満す事を可能にし、その様子は第3b、3c図に描かれて
おり、その後者ではコレクタ材料の例（例えばGaSb）に
ついて、バンド図の関連部分が示されている。エネルギ
ーEiでは、ベースとコレクタ材料中の電子は共にｋ空間
でΓ点近くにあり、即ち、Ｓ波的な波動関数をもち、伝
導バンドのEiでの傾きは、二つの材料中で似ている。
中の電子の波動関数がベース中のそれと似た振舞いをす
る（例えば、エネルギーEiの電子が共にＳ波的であると
か）事が要求される。例えば、InAsをベース材料、GaAs
をコレクタ材料に選ぶと、上述の両方のマッチング条件
を満す事を可能にし、その様子は第3b、3c図に描かれて
おり、その後者ではコレクタ材料の例（例えばGaSb）に
ついて、バンド図の関連部分が示されている。エネルギ
ーEiでは、ベースとコレクタ材料中の電子は共にｋ空間
でΓ点近くにあり、即ち、Ｓ波的な波動関数をもち、伝
導バンドのEiでの傾きは、二つの材料中で似ている。
本発明のHETの作動特性を向上させるために講じうる手
段は、他にもある。例えば、発明者は、ベース領域が量
子化された電子状態を含むような大きさを持つデバイス
では、運動力学的抑制（主としてエネルギー並びに運動
量保存による）が存在し、電子がそれにより下のバルク
で散乱される確率を減らしている。従って、ベース領域
の少なくとも１方向の流さ（通常は厚さ）を小さくする
事が好ましく、それにより雰囲気電荷キャリアが疑二次
元ガス的振舞いをベース中でする様にする。通常これは
厚さを50nm以下、できれば20nm位にする事を意味する。
さらに雰囲気電荷キャリアガスの有効次元数を減らす事
は散乱確率を減らす事につながる。例えばベース層に垂
直な磁場を引加する事で、ホットエレクトロンの散乱
を、２〜10倍といった大きな係数で減らし得る。当業者
には分かる様に、この様な磁場は、電荷キャリアの運動
を平面内で制限し、その結果、０次元電荷キャリアガス
となる。１次元電荷キャリアガスは薄く狭い（例えば，
＜50nm）のストリップ状のベース層材料を用いる事によ
りつくられる。また、電子の散乱確率がしばしば電子が
散乱後遷移する終状態にも依存する事も発見された。例
えば（100）向きのホットエレクトロンがInAs内で散乱
され、Ｌ極小点に遷移する確率はＸ極小点へのそれに比
べ小さい。従って、注入エネルギーEiはＸ極小点のエネ
ルギーよりも小さく選ぶ事が好ましい。一方、EiがＬ極
小点のエネルギーよりも小さい事は必要でない。この発
見は明らかに、ホットエレクトロンの散乱を小さく押え
ながら、設計する時により大きな自由度をもたらす。２
種類の移動性電荷キャリアを有するHET（例えばバイポ
ーラHET）ではしばしばホールの有効質量mhが、電子の
有効質量meよりも遥かに大きい事が望ましい。これは散
乱に運動力学的制限を加える事になるからである。この
効果が顕著になるためには、通常、ベースコレクタ界面
に垂直に▲ｍ＊ ｈ▼／▲ｍ＊ ｅ▼＞10となっている事が
望ましい。実際上、この条件は、ひずみベース層を用い
る事により、実現する。
段は、他にもある。例えば、発明者は、ベース領域が量
子化された電子状態を含むような大きさを持つデバイス
では、運動力学的抑制（主としてエネルギー並びに運動
量保存による）が存在し、電子がそれにより下のバルク
で散乱される確率を減らしている。従って、ベース領域
の少なくとも１方向の流さ（通常は厚さ）を小さくする
事が好ましく、それにより雰囲気電荷キャリアが疑二次
元ガス的振舞いをベース中でする様にする。通常これは
厚さを50nm以下、できれば20nm位にする事を意味する。
さらに雰囲気電荷キャリアガスの有効次元数を減らす事
は散乱確率を減らす事につながる。例えばベース層に垂
直な磁場を引加する事で、ホットエレクトロンの散乱
を、２〜10倍といった大きな係数で減らし得る。当業者
には分かる様に、この様な磁場は、電荷キャリアの運動
を平面内で制限し、その結果、０次元電荷キャリアガス
となる。１次元電荷キャリアガスは薄く狭い（例えば，
＜50nm）のストリップ状のベース層材料を用いる事によ
りつくられる。また、電子の散乱確率がしばしば電子が
散乱後遷移する終状態にも依存する事も発見された。例
えば（100）向きのホットエレクトロンがInAs内で散乱
され、Ｌ極小点に遷移する確率はＸ極小点へのそれに比
べ小さい。従って、注入エネルギーEiはＸ極小点のエネ
ルギーよりも小さく選ぶ事が好ましい。一方、EiがＬ極
小点のエネルギーよりも小さい事は必要でない。この発
見は明らかに、ホットエレクトロンの散乱を小さく押え
ながら、設計する時により大きな自由度をもたらす。２
種類の移動性電荷キャリアを有するHET（例えばバイポ
ーラHET）ではしばしばホールの有効質量mhが、電子の
有効質量meよりも遥かに大きい事が望ましい。これは散
乱に運動力学的制限を加える事になるからである。この
効果が顕著になるためには、通常、ベースコレクタ界面
に垂直に▲ｍ＊ ｈ▼／▲ｍ＊ ｅ▼＞10となっている事が
望ましい。実際上、この条件は、ひずみベース層を用い
る事により、実現する。
当業者には明らかである様に、本発明のバイスでは３つ
の領域は全て単結晶材料からなり、ベース層は隣接材料
を用いてエピタキシャル構造をなしている。この様な構
造は、分子線エピタキシャル法などの公知の方法で成長
される。
の領域は全て単結晶材料からなり、ベース層は隣接材料
を用いてエピタキシャル構造をなしている。この様な構
造は、分子線エピタキシャル法などの公知の方法で成長
される。
上に挙げられたAlSbAs/InAs/GaSb構造以外に、本発明の
HETは他の様々な材料の組合わせがある。実用例は、AlA
s0.44Sb0.56のエミッタ、In0.53Ga0.47AsのベースとInP
のコレクタを含むバイポーラHETである。
HETは他の様々な材料の組合わせがある。実用例は、AlA
s0.44Sb0.56のエミッタ、In0.53Ga0.47AsのベースとInP
のコレクタを含むバイポーラHETである。
例Ｉ（001）向きのTeドープ（ｎ＋）のGaSb単結晶基板
に以下のヘテロエピタキシャル構造がMBEを用いて成長
された：厚さ800nmのn+Teドープ（1018cm-3）のGaSbバ
ッファー層、続いて厚さ350nmのTeドープ（1015cm-3）
のGaSb層、このうち後者はコレクタの欠乏領域となる。
さらに続いて、厚さ10nmの変調ドープされたInAs（ベー
ス層になる）、そして厚さ150nmのTeドープ（1016c
m-3）の、AlSb0.92As0.08層（エミッタ層になる）。つ
ぎにこれに厚さ50nmのn+Teドープ（1018cm-3）のAlSb
0.92As0.08層と厚さ300nmのn+GaSb層を蒸着した。ヘテ
ロ構造（基本的に第１図に描かれた様に）を標準的なリ
ソグラフィーとエッチング技術により描いた後、蒸着さ
れたAuGeNi合金接触がバッファ層、ベース層と最上層に
形成され、続いて、急速なアニールによりオーミック接
触が形成された。標準テストによりこと構造が、HETと
して機能し、第４図のデータで例示される様に室温でVc
e＞１ボルトでβ＞10である事が示された。
に以下のヘテロエピタキシャル構造がMBEを用いて成長
された：厚さ800nmのn+Teドープ（1018cm-3）のGaSbバ
ッファー層、続いて厚さ350nmのTeドープ（1015cm-3）
のGaSb層、このうち後者はコレクタの欠乏領域となる。
さらに続いて、厚さ10nmの変調ドープされたInAs（ベー
ス層になる）、そして厚さ150nmのTeドープ（1016c
m-3）の、AlSb0.92As0.08層（エミッタ層になる）。つ
ぎにこれに厚さ50nmのn+Teドープ（1018cm-3）のAlSb
0.92As0.08層と厚さ300nmのn+GaSb層を蒸着した。ヘテ
ロ構造（基本的に第１図に描かれた様に）を標準的なリ
ソグラフィーとエッチング技術により描いた後、蒸着さ
れたAuGeNi合金接触がバッファ層、ベース層と最上層に
形成され、続いて、急速なアニールによりオーミック接
触が形成された。標準テストによりこと構造が、HETと
して機能し、第４図のデータで例示される様に室温でVc
e＞１ボルトでβ＞10である事が示された。
例II 基本的に例Ｉで述べた方法でヘテロエピタキシャ
ル構造を成長したが、但し異なるのは、基板がSnドープ
のn+InP、バッファー層がn+Snドープ（1018cm-3）InP、
コレクタの欠乏領域に相当する層が厚さ500nmのSnドー
プ（1017cm-3）InP、ベース層に相当する層が厚さ20nm
のBeドープp+（２×1019cm-3）In0.53Ga0.47As層である
点である。この層に続いて、厚さ150nmのSnドープのｎ
型（５×1017cm-3）AlAs0.44Sb0.56層、そして厚さ300n
mのn+AlAs0.44Sb0.56層がある。パターンを描き、例Ｉ
と基本的に同じ方法で接触させた後、標準テストにより
このヘテロ構造がHETとして機能する事が示され、その
時室温でVce＞１ボルトでβ＞1000である。
ル構造を成長したが、但し異なるのは、基板がSnドープ
のn+InP、バッファー層がn+Snドープ（1018cm-3）InP、
コレクタの欠乏領域に相当する層が厚さ500nmのSnドー
プ（1017cm-3）InP、ベース層に相当する層が厚さ20nm
のBeドープp+（２×1019cm-3）In0.53Ga0.47As層である
点である。この層に続いて、厚さ150nmのSnドープのｎ
型（５×1017cm-3）AlAs0.44Sb0.56層、そして厚さ300n
mのn+AlAs0.44Sb0.56層がある。パターンを描き、例Ｉ
と基本的に同じ方法で接触させた後、標準テストにより
このヘテロ構造がHETとして機能する事が示され、その
時室温でVce＞１ボルトでβ＞1000である。
例III.基本的に例Ｉで述べた方法でユニポーラHETが作
られ、但し異なるのは厚さ400nmのコレクタ欠乏領域
が、超格子（厚さ6nmのGaSb層と交互に厚さ1.5nmのAlSb
0.92As0.08層の入ったもの）を含み、ベース層は厚さ6n
mのInAs、そしてエミッタ層が150nmのAlSb0.92As0.08で
ある事である。このヘテロ構造はHETとして機能し、室
温でVce＞１ボルトでβは10より遥かに大きい。超格子
の存在で、速度のマッチングによりホットエレクトロン
がベース・エミッタ界面の透過する効率は良くなってい
る。
られ、但し異なるのは厚さ400nmのコレクタ欠乏領域
が、超格子（厚さ6nmのGaSb層と交互に厚さ1.5nmのAlSb
0.92As0.08層の入ったもの）を含み、ベース層は厚さ6n
mのInAs、そしてエミッタ層が150nmのAlSb0.92As0.08で
ある事である。このヘテロ構造はHETとして機能し、室
温でVce＞１ボルトでβは10より遥かに大きい。超格子
の存在で、速度のマッチングによりホットエレクトロン
がベース・エミッタ界面の透過する効率は良くなってい
る。
例IV.基本的に例IIで述べた方法でバイポーラHETが作ら
れ、但し異なるのは、ベース層がIn0.58Ga0.42Asという
組成をしている点である。それによるひずみベース層
は、ホットエレクトロンのベース層中での散乱を減らし
ている。このヘテロ構造はHETとして機能する事が見出
されており、室温でVce＞１ボルトでβは10より遥かに
大きい。
れ、但し異なるのは、ベース層がIn0.58Ga0.42Asという
組成をしている点である。それによるひずみベース層
は、ホットエレクトロンのベース層中での散乱を減らし
ている。このヘテロ構造はHETとして機能する事が見出
されており、室温でVce＞１ボルトでβは10より遥かに
大きい。
第１図は、本発明のデバイスを示す図、 第２図は、本発明のデバイスの伝導バンドの幾つかの特
徴を示す図、 第3A、3B、3C図は本発明を実施し易い３つの材料につい
てのエネルギーレベル図の一部を示す図、 第４図は本発明のデバイスの室温での電流利得曲線を示
す図である。 11;第１領域（電子放出部，エミッタ） 12;第２領域（ベース） 13;第３領域（電子収集部，コレクタ） 14;電極 15;電極 16;電極 17;コレクタ欠乏領域
徴を示す図、 第3A、3B、3C図は本発明を実施し易い３つの材料につい
てのエネルギーレベル図の一部を示す図、 第４図は本発明のデバイスの室温での電流利得曲線を示
す図である。 11;第１領域（電子放出部，エミッタ） 12;第２領域（ベース） 13;第３領域（電子収集部，コレクタ） 14;電極 15;電極 16;電極 17;コレクタ欠乏領域
Claims (11)
- 【請求項１】ａ）電子放出部（以下、第１領域と称
す）、電子収集部（以下、第３領域と称す）及び第１領
域と第３領域の間の界面としてエピタキシャル層を形成
している第２領域からなり、第１、第２、第３領域各々
が化合物半導体からなり、第１領域と第２領域の界面に
おいて少なくとも第２領域の組成が、第１領域のそれと
異なり、 ｂ）第１、第２、第３領域の各々に電気的に接触する手
段を含み。 ｃ）少なくとも第１領域より第２領域に平均エネルギー
Eiのホットエレクトロンを注入する手段を含み、 そのエレクトロンが、第２、第３領域界面を横切る様
に、ホットエレクトロンは、第１・第２領域界面に垂直
及び平行な成分ki1、ki2よりなる運動量ベクトルkiと、
第２、第３領域界面に垂直な速度ベクトルを有している
ホット．エレクトロン．トランジスタにおいて、 第１、第２、第３領域の材料が、第２領域で、エネルギ
ーがEiにほぼ等しい電子の空準位を持ち、その空準位が
第１領域中でエネルギーEiを持つ電子の幾つかとほぼ等
しい波数ベクトル成分ki2を持ち、そして第２・第３領
域界面に垂直な速度成分が第２・第３領域界面を横切る
際に比較的小さい変化しか受けずに、大きな電流利得を
持つトランジスタとして機能する様に、選ばれているこ
とを特徴とするホット・エレクトロン・トランジスタ。 - 【請求項２】第１、第２、第３領域の材料が、第１領域
より第２領域に注入されたホットエレクトロンの相当な
割合いが、第２領域でｋi,2/ki,1が約0.2未満である様
な運動量を持つ様に、選ばれていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のホット・エレクトロン・トラ
ンジスタ。 - 【請求項３】第２、第３領域界面に垂直な速度成分が第
２・第３領域界面を横切る際に、最大20％しか変化しな
いことを特徴とする特許請求の範囲第１項または、第２
項記載のホット・エレクトロン・トランジスタ。 - 【請求項４】第３領域が基本的に、第３領域材料内で第
２・第３領域界面に垂直な速度成分が第２領域材料中の
それとマッチングする様に、超格子を含んでいることを
特徴とする特許請求の範囲第１項から第３項記載のホッ
ト・エレクトロン・トランジスタ。 - 【請求項５】第１、第２、第３領域の材料が、第２領域
が基本的にひずんでいて、それにより第２領域中でのホ
ットエレクトロンの散乱が減る様に、選ばれていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項項記載の
ホット・エレクトロン・トランジスタ。 - 【請求項６】第２領域に雰囲気電荷キャリアを含み、そ
の雰囲気電荷キャリアの有効次元数を減す手段が講じら
れており、その結果第２領域中での電子の散乱が減少さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第５項
記載のホット・エレクトロン・トランジスタ。 - 【請求項７】第１、第２領域界面がほぼ結晶方位（00
1）に垂直で、第２領域の材料は電子バンド構造のＸ極
小点を含み、EiがこのＸ極小点のエネルギーより小さく
選ばれていることを特徴とする特許請求の範囲第１項か
ら第６項記載のホット・エレクトロン・トランジスタ。 - 【請求項８】トランジスタがバイポーラトランジスタで
第２領域で有効質量▲ｍ＊ ｈ▼の重いホール、第２領域
で有効質量▲ｍ＊ ｅ▼のホットエレクトロンを持ち、第
２領域の材料が、▲ｍ＊ ｈ▼／▲ｍ＊ ｅ▼が第２・第３
領域界面に垂直な方向に対して、約10以上になる様に選
ばれていることを特徴とする特許請求の範囲第１項から
第７項記載のホット・エレクトロン・トランジスタ。 - 【請求項９】第１・第２領域界面がほぼ結晶方位（00
1）に垂直で、少なくとも第１・第２領域界面で第１領
域材料がバンド構造のＸ極小点を含み、また第２領域材
料がバンド構造のΓ−極小点を含み、Eiの電子が少なく
とも１つのＸ−極小点からΓ−極小点へ注入されること
を特徴とする特許請求の範囲第１項から第７項記載のホ
ット・エレクトロン・トランジスタ。 - 【請求項１０】第１、第２、第３領域が、各々AlSb0.92
As0.08、InAsとGaSb、または各々AlAs0.04Sb0.56、In
0.53Ga0.47AsとInPという組成であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のホット・エレクトロン・ト
ランジスタ。 - 【請求項１１】第１領域が間接遷移の大きなバンドギャ
ップを持つ材料を含み、ホットエレクトロンが第２領域
の直接遷移のΓ−様状態に注入されている事を特徴とす
る特許請求の範囲第１項から第６項記載のホット・エレ
クトロン・トランジスタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US074127 | 1987-07-17 | ||
| US07/074,127 US4829343A (en) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | Hot electron transistor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6437053A JPS6437053A (en) | 1989-02-07 |
| JPH077835B2 true JPH077835B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=22117883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63171080A Expired - Fee Related JPH077835B2 (ja) | 1987-07-17 | 1988-07-11 | ホット・エレクトロン・トランジスタ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0299686B1 (ja) |
| JP (1) | JPH077835B2 (ja) |
| KR (1) | KR0134095B1 (ja) |
| CA (1) | CA1290865C (ja) |
| DE (1) | DE3853026T2 (ja) |
| HK (1) | HK82096A (ja) |
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| US5206524A (en) * | 1988-09-28 | 1993-04-27 | At&T Bell Laboratories | Heterostructure bipolar transistor |
| US5140400A (en) * | 1989-03-29 | 1992-08-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and photoelectric converting apparatus using the same |
| US5245204A (en) * | 1989-03-29 | 1993-09-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor device for use in an improved image pickup apparatus |
| US5106766A (en) * | 1989-07-11 | 1992-04-21 | At&T Bell Laboratories | Method of making a semiconductor device that comprises p-type III-V semiconductor material |
| US5001534A (en) * | 1989-07-11 | 1991-03-19 | At&T Bell Laboratories | Heterojunction bipolar transistor |
| JP2527060B2 (ja) * | 1990-01-29 | 1996-08-21 | ソニー株式会社 | 半導体装置 |
| US5742071A (en) * | 1991-10-15 | 1998-04-21 | Hitachi, Ltd. | Wiringless logical operation circuits |
| JP3156307B2 (ja) * | 1991-10-15 | 2001-04-16 | 株式会社日立製作所 | 一電子トンネルトランジスタ及びその集積回路 |
| US5304816A (en) * | 1992-11-25 | 1994-04-19 | At&T Bell Laboratories | Article comprising a "ballistic" heterojunction bipolar transistor |
| US5442194A (en) * | 1994-01-07 | 1995-08-15 | Texas Instruments Incorporated | Room-temperature tunneling hot-electron transistor |
| US5497012A (en) * | 1994-06-15 | 1996-03-05 | Hewlett-Packard Company | Unipolar band minima devices |
| US5436469A (en) * | 1994-06-15 | 1995-07-25 | Moll; Nicolas J. | Band minima transistor |
| JP3630894B2 (ja) * | 1996-12-24 | 2005-03-23 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 電荷転送半導体装置およびその作製方法並びにイメージセンサ |
| US20080217603A1 (en) * | 2007-01-31 | 2008-09-11 | Youichi Takeda | Hot electron transistor and semiconductor device including the same |
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| WO2015138635A1 (en) * | 2014-03-11 | 2015-09-17 | Terahertz Device Corporation | Front-side emitting mid-infrared light emitting diode fabrication |
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|---|---|---|---|---|
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| US4395772A (en) * | 1981-04-30 | 1983-07-26 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Line protection switch controller |
| US4396931A (en) * | 1981-06-12 | 1983-08-02 | International Business Machines Corporation | Tunnel emitter upper valley transistor |
| US4672404A (en) * | 1982-09-17 | 1987-06-09 | Cornell Research Foundation, Inc. | Ballistic heterojunction bipolar transistor |
| JPH0750714B2 (ja) * | 1984-01-30 | 1995-05-31 | 日本電気株式会社 | バイポーラトランジスタ |
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- 1987-07-17 US US07/074,127 patent/US4829343A/en not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-07-07 EP EP88306236A patent/EP0299686B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-07-07 DE DE3853026T patent/DE3853026T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-07-11 JP JP63171080A patent/JPH077835B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1996
- 1996-05-09 HK HK82096A patent/HK82096A/xx not_active IP Right Cessation
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| KR890003039A (ko) | 1989-04-12 |
| US4829343A (en) | 1989-05-09 |
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| DE3853026D1 (de) | 1995-03-23 |
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|---|---|---|---|
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