JPH0779158B2 - 結合量子箱列構造半導体 - Google Patents
結合量子箱列構造半導体Info
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- JPH0779158B2 JPH0779158B2 JP63293336A JP29333688A JPH0779158B2 JP H0779158 B2 JPH0779158 B2 JP H0779158B2 JP 63293336 A JP63293336 A JP 63293336A JP 29333688 A JP29333688 A JP 29333688A JP H0779158 B2 JPH0779158 B2 JP H0779158B2
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Classifications
-
- 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
- H01L29/02—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]
-
- 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
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- 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
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- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
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- H01L29/151—Compositional structures
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体の内部に人工構造を作り込む光学フォ
ノン散乱を抑制した結合量子箱列構造半導体に関する。
ノン散乱を抑制した結合量子箱列構造半導体に関する。
半導体内の電子は、電気伝導に寄与し例えばトランジス
タに利用されている。この電子は結晶内の乱れた部分で
散乱され頻繁に方向を変えている。そのため、電界Ｆを
印加した場合にも、電子の流れの速度ｖは、時間の推移
に対し単純には増大せず、μ×Ｆで定まる一定の速度で
流れる。ここでμは、電子移動度と呼ばれる物理量であ
り、散乱の平均時間間隔Ｔに比例する。
タに利用されている。この電子は結晶内の乱れた部分で
散乱され頻繁に方向を変えている。そのため、電界Ｆを
印加した場合にも、電子の流れの速度ｖは、時間の推移
に対し単純には増大せず、μ×Ｆで定まる一定の速度で
流れる。ここでμは、電子移動度と呼ばれる物理量であ
り、散乱の平均時間間隔Ｔに比例する。
第４図はｎ型AlGaAs/GaAsヘテロ結合における電子移動
度の温度依存性を示す図である。この第４図（PHYSICAL
REVIEW B CONDENCED MATTER Volume33 Third Series N
umber12−I P8297 FIG.5 参照）に示すように電子移動
度μは、温度を上げるとどんどん低下し、特に100゜K以
上の温度になるとその低下傾向が著しくなる。すなわ
ち、室温を含め100゜Kを越えると、結晶格子を構成する
原子群の結晶格子が揺れることによる熱的振動（フォノ
ン或いは格子振動と呼ぶ）が生じるが、上記散乱の主た
る原因は、この熱的振動の作る格子配列の僅かな乱れで
あることが知られている。そして、この熱的振動により
電子移動度が決まっている。
度の温度依存性を示す図である。この第４図（PHYSICAL
REVIEW B CONDENCED MATTER Volume33 Third Series N
umber12−I P8297 FIG.5 参照）に示すように電子移動
度μは、温度を上げるとどんどん低下し、特に100゜K以
上の温度になるとその低下傾向が著しくなる。すなわ
ち、室温を含め100゜Kを越えると、結晶格子を構成する
原子群の結晶格子が揺れることによる熱的振動（フォノ
ン或いは格子振動と呼ぶ）が生じるが、上記散乱の主た
る原因は、この熱的振動の作る格子配列の僅かな乱れで
あることが知られている。そして、この熱的振動により
電子移動度が決まっている。
特に、GaAsなどの極性半導体では、光学フォノンと呼ば
れる格子振動が散乱を支配しており、FETなどの半導体
デバイスの特性を決定している。
れる格子振動が散乱を支配しており、FETなどの半導体
デバイスの特性を決定している。
従来より半導体や金属における電気抵抗の温度依存性
は、電子の格子振動の影響を受けることによるものであ
り、半導体において、上記のように電子が格子振動の影
響を受けることは不可避であるとされていた。そこで、
この散乱を除くためには、半導体を冷却することが不可
欠であり、冷却により半導体の温度上昇による特性の低
下を抑制していた。
は、電子の格子振動の影響を受けることによるものであ
り、半導体において、上記のように電子が格子振動の影
響を受けることは不可避であるとされていた。そこで、
この散乱を除くためには、半導体を冷却することが不可
欠であり、冷却により半導体の温度上昇による特性の低
下を抑制していた。
本発明は、上記の課題を解決するものであって、従来不
可避とされていた光学フォノンの散乱を半導体の内部に
人工構造を作り込むことにより抑制し、半導体の温度依
存性を改善した量子構造半導体を提供することを目的と
するものである。
可避とされていた光学フォノンの散乱を半導体の内部に
人工構造を作り込むことにより抑制し、半導体の温度依
存性を改善した量子構造半導体を提供することを目的と
するものである。
そのために本発明は、量子箱構造を隣接して並べてなる
量子箱列構造半導体であって、量子箱構造内に電子を量
子的に閉じ込めるとともに量子箱構造間をトンネル効果
で移動できるように結合させて有限の幅のミニバンドと
有限の幅のギャップを持つ電子状態を構成したことを特
徴とし、具体的には、ミニバンドの幅がフォノンの持つ
固有のエネルギーより小さく、最低エネルギー準位から
生じたニミバンドと次に低いエネルギー準位から生じた
ミニバンドとの間隔が前記固有のエネルギーより大き
く、且つ電子の大部分が最低エネルギー準位から生じた
ミニバンド状態にあることを特徴とする。
量子箱列構造半導体であって、量子箱構造内に電子を量
子的に閉じ込めるとともに量子箱構造間をトンネル効果
で移動できるように結合させて有限の幅のミニバンドと
有限の幅のギャップを持つ電子状態を構成したことを特
徴とし、具体的には、ミニバンドの幅がフォノンの持つ
固有のエネルギーより小さく、最低エネルギー準位から
生じたニミバンドと次に低いエネルギー準位から生じた
ミニバンドとの間隔が前記固有のエネルギーより大き
く、且つ電子の大部分が最低エネルギー準位から生じた
ミニバンド状態にあることを特徴とする。
本発明の結合量子箱列構造半導体では、ミニバンドの幅
とギャップの幅と電子状態が特定の条件にあり、量子箱
構造間をトンネル効果で移動できるように構成すること
により、伝導を可能にしつつ電子を量子箱内に閉じ込め
格子振動を抑制することができる。したがって、半導体
における電子移動度の温度依存性を改善することができ
る。
とギャップの幅と電子状態が特定の条件にあり、量子箱
構造間をトンネル効果で移動できるように構成すること
により、伝導を可能にしつつ電子を量子箱内に閉じ込め
格子振動を抑制することができる。したがって、半導体
における電子移動度の温度依存性を改善することができ
る。
以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
第１図は本発明に係る結合量子箱列構造半導体の１実施
例を示す図である。１は量子箱、２は障壁を示す。
例を示す図である。１は量子箱、２は障壁を示す。
分子線エピタキシー法や有機金属CVD法等の薄膜成長技
術を利用した新しい概念の半導体デバイスとして、例え
ば量子井戸レーザーや量子細線レーザー、量子箱レーザ
ー等の量子薄膜を用いた素子が提案（例えば「応用物
理」第52巻第10号（1983）第852頁〜第856頁）されてい
る。これらは、活性層を電子のド・ブロイ波長λと同程
度（約100Å程度）の厚さの量子薄膜とすることにより
厚さ方向に電子を量子的に閉じ込め、電子が薄膜に沿っ
た２次元方向にのみ自由粒子としてふるまえるようにし
たのである。
術を利用した新しい概念の半導体デバイスとして、例え
ば量子井戸レーザーや量子細線レーザー、量子箱レーザ
ー等の量子薄膜を用いた素子が提案（例えば「応用物
理」第52巻第10号（1983）第852頁〜第856頁）されてい
る。これらは、活性層を電子のド・ブロイ波長λと同程
度（約100Å程度）の厚さの量子薄膜とすることにより
厚さ方向に電子を量子的に閉じ込め、電子が薄膜に沿っ
た２次元方向にのみ自由粒子としてふるまえるようにし
たのである。
本発明は、上記のような量子薄膜の横方向の寸法を縮小
させた量子箱を基本構造として用いたものであり、第１
図（ａ）に示す結合量子箱列構造半導体の例は、異種材
料の障壁２を挟んで量子箱１を隣接して並べている。こ
のような構造で且つ一定の条件を満たすようにすること
によって、量子箱内でフォノン散乱を抑制し、電子が障
壁２を通して量子箱１の間をトンネル効果で移動できる
ようにしたものである。その条件は、 量子箱間のトンネル効果の作用で、エネルギー準位
はある広がりを持った状態（ミニバンド）となるが、そ
のミニバンドの幅Ebがフォノンの持つ固有のエネルギー
Eopよりも小さいこと、 最低エネルギー準位から生じたミニバンドと次に低
いエネルギー準位から生じたミニバンドとの間隔EgがE
opより大きいこと、 電子の大部分が最低ミニバンド状態にあること、 である。
させた量子箱を基本構造として用いたものであり、第１
図（ａ）に示す結合量子箱列構造半導体の例は、異種材
料の障壁２を挟んで量子箱１を隣接して並べている。こ
のような構造で且つ一定の条件を満たすようにすること
によって、量子箱内でフォノン散乱を抑制し、電子が障
壁２を通して量子箱１の間をトンネル効果で移動できる
ようにしたものである。その条件は、 量子箱間のトンネル効果の作用で、エネルギー準位
はある広がりを持った状態（ミニバンド）となるが、そ
のミニバンドの幅Ebがフォノンの持つ固有のエネルギー
Eopよりも小さいこと、 最低エネルギー準位から生じたミニバンドと次に低
いエネルギー準位から生じたミニバンドとの間隔EgがE
opより大きいこと、 電子の大部分が最低ミニバンド状態にあること、 である。
さらに上記結合量子箱列構造半導体における動作を詳述
する。
する。
光学フォノンによる電子の散乱では、フォノンの持つ固
有のエネルギーEopが吸収又は放出されるため、電子エ
ネルギーＥがEopだけ増減する。すなわち、散乱により
電子が衝突してエネルギーを与えて（放出して）格子振
動をゆするとその電子のエネルギーはＥ−Eopに変化
し、逆にエネルギーを吸収するとＥ＋Eopになる性質が
ある。因にこのエネルギーEopは約30meV程度になり、こ
の値は、電子が運動しているときの熱エネルギーにほぼ
匹敵するものである。したがって、このエネルギーのや
りとりをできなくすると、フォノン散乱を抑制すること
ができる。
有のエネルギーEopが吸収又は放出されるため、電子エ
ネルギーＥがEopだけ増減する。すなわち、散乱により
電子が衝突してエネルギーを与えて（放出して）格子振
動をゆするとその電子のエネルギーはＥ−Eopに変化
し、逆にエネルギーを吸収するとＥ＋Eopになる性質が
ある。因にこのエネルギーEopは約30meV程度になり、こ
の値は、電子が運動しているときの熱エネルギーにほぼ
匹敵するものである。したがって、このエネルギーのや
りとりをできなくすると、フォノン散乱を抑制すること
ができる。
第２図は量子箱における定在波を説明するための図であ
る。
る。
いま、第２図に示すようなXYZ軸に沿った寸法がAx、
Ay、Azの量子箱を考える。そして、Ax＞Ay＞Azとした場
合、電子がこの箱の中に閉じ込められると、電子の定在
波ができる。その結果、波長λは、定在波の山の数に対
応してとびとびの値だけが許される。例えば、ｘ方向に
関しては、 λx＝2Ax／Nx となる。ただし、Nxは量子数（つまり第２図に示すよう
な定在波の山の数）であり、整数（１、２、３、……）
である。これは、ｙ方向とｚ方向についても同様であ
る。
Ay、Azの量子箱を考える。そして、Ax＞Ay＞Azとした場
合、電子がこの箱の中に閉じ込められると、電子の定在
波ができる。その結果、波長λは、定在波の山の数に対
応してとびとびの値だけが許される。例えば、ｘ方向に
関しては、 λx＝2Ax／Nx となる。ただし、Nxは量子数（つまり第２図に示すよう
な定在波の山の数）であり、整数（１、２、３、……）
である。これは、ｙ方向とｚ方向についても同様であ
る。
また、電子の運動量Pxは、プランク定数ｈとすると、 Px＝h/λx となるから、そのエネルギーＥは、 のように運動量を２乗して2m（m;質量）で割った値とな
る。ここで、量子数Nx、Ny、Nzは整数であるから、エネ
ルギーＥは、とびとびの値をとる。
る。ここで、量子数Nx、Ny、Nzは整数であるから、エネ
ルギーＥは、とびとびの値をとる。
したがって、電子が最低の量子エネルギーを持つ状態
は、各方向に定在波の山が１つずつになるとき、つま
り、 Ｅ（1,1,1） である。次に低いエネルギー状態は、Nx、Ny、Nzのいず
れかが２になるときであり、この場合、Ax＞Ay＞Azとす
ると、 Ｅ（2,1,1） となる。電子がこのような最低の量子エネルギー状態に
あり、次に低いエネルギー状態までの間隔Egが光学フォ
ノンのエネルギーEopより大きいと、フォノンによる量
子状態間の移動は抑制される。但し、量子箱内の電子
は、移動できないので、電気伝導に寄与しない。
は、各方向に定在波の山が１つずつになるとき、つま
り、 Ｅ（1,1,1） である。次に低いエネルギー状態は、Nx、Ny、Nzのいず
れかが２になるときであり、この場合、Ax＞Ay＞Azとす
ると、 Ｅ（2,1,1） となる。電子がこのような最低の量子エネルギー状態に
あり、次に低いエネルギー状態までの間隔Egが光学フォ
ノンのエネルギーEopより大きいと、フォノンによる量
子状態間の移動は抑制される。但し、量子箱内の電子
は、移動できないので、電気伝導に寄与しない。
ここで、Axのみを拡大すると、量子細線ができ、ｘ方向
の伝導が可能となる。しかし、あまりAxを拡大すると、 Nx＝１、２、３、…… の状態のエネルギー間隔が極めて小さくなり、エネルギ
ーの離散性が失われ、準連続的エネルギー状態が許され
ることになり、フォノン散乱を抑制することができなく
なる。そこで、このジレンマを解決するには、量子箱と
量子細線との中間的な構造（結合量子箱列構造）を用い
ればよい。つまり、量子箱を隣接して並べ、その間をト
ンネル効果で移動できる構造、すなわち、量子細線超格
子を用いればよい。ただし、このとき許されるエネルギ
ー状態は、先に述べた条件を満たす必要がある。
の伝導が可能となる。しかし、あまりAxを拡大すると、 Nx＝１、２、３、…… の状態のエネルギー間隔が極めて小さくなり、エネルギ
ーの離散性が失われ、準連続的エネルギー状態が許され
ることになり、フォノン散乱を抑制することができなく
なる。そこで、このジレンマを解決するには、量子箱と
量子細線との中間的な構造（結合量子箱列構造）を用い
ればよい。つまり、量子箱を隣接して並べ、その間をト
ンネル効果で移動できる構造、すなわち、量子細線超格
子を用いればよい。ただし、このとき許されるエネルギ
ー状態は、先に述べた条件を満たす必要がある。
量子箱間のトンネル効果の作用で、エネルギー準位
はある広がりを持った状態（ミニバンド）となるが、そ
のミニバンドの幅EbがEopよりも小さいこと。
はある広がりを持った状態（ミニバンド）となるが、そ
のミニバンドの幅EbがEopよりも小さいこと。
すなわち、ミニバンドの幅EbがEopよりも小さいと、格
子振動によりEopの吸収又は放出をした状態に移り得な
いことになる。
子振動によりEopの吸収又は放出をした状態に移り得な
いことになる。
最低エネルギー準位から生じたミニバンドと次に低
いエネルギー準位から生じたミニバンドとの間隔EgがE
opより大きいこと。
いエネルギー準位から生じたミニバンドとの間隔EgがE
opより大きいこと。
すなわち、定在波の山が１つしかない最低エネルギー準
位から生じたミニバンドと１方向に２つ山があるような
次に低いエネルギー準位から生じたミニバンドがある場
合、この間隔EgがEopより大きいと、格子振動によりEop
の吸収又は放出しても、つまり山の形をかえて他のミニ
バンドに移ることができなくなる。
位から生じたミニバンドと１方向に２つ山があるような
次に低いエネルギー準位から生じたミニバンドがある場
合、この間隔EgがEopより大きいと、格子振動によりEop
の吸収又は放出しても、つまり山の形をかえて他のミニ
バンドに移ることができなくなる。
電子の大部分が最低ミニバンド状態にあること。
これらの条件により、電気伝導には寄与できるが、格子
振動は受けることができない状況をつくり出すことがで
きる。
振動は受けることができない状況をつくり出すことがで
きる。
第３図は本発明に係る結合量子箱列構造半導体の他の実
施例を示す図であり、３は溝、４は量子箱部、５は障壁
部、６と７は制御電極、８と10は量子薄膜、９は制御電
極を示す。
施例を示す図であり、３は溝、４は量子箱部、５は障壁
部、６と７は制御電極、８と10は量子薄膜、９は制御電
極を示す。
第３図（ａ）に示す例は、第１図に示す障壁に代えて溝
３を設けて障壁部５としての電子の通りにくい層を形成
し、量子箱部４と障壁部５を繰り返し配列したものであ
る。つまり、膜厚を制御したものである。また、同図
（ｂ）に示す例は、量子薄膜８に制御電極６を配置して
電子の通りにくい層を形成するものである。そして、同
図（ｃ）に示す例は、量子薄膜10の中に異種物質又は制
御電極９を配置したものである。
３を設けて障壁部５としての電子の通りにくい層を形成
し、量子箱部４と障壁部５を繰り返し配列したものであ
る。つまり、膜厚を制御したものである。また、同図
（ｂ）に示す例は、量子薄膜８に制御電極６を配置して
電子の通りにくい層を形成するものである。そして、同
図（ｃ）に示す例は、量子薄膜10の中に異種物質又は制
御電極９を配置したものである。
以上の各実施例から明らかなように、本発明の結合量子
箱列構造半導体は、電子が定在波として存在しやすい層
が電子の通りにくい層を挟んで近接した構造とすること
であり、第１図に示すような量子箱と障壁からなる構造
だけでなく、第３図に示すような構造、さらにはこれら
と同等の構造のものであればよい。
箱列構造半導体は、電子が定在波として存在しやすい層
が電子の通りにくい層を挟んで近接した構造とすること
であり、第１図に示すような量子箱と障壁からなる構造
だけでなく、第３図に示すような構造、さらにはこれら
と同等の構造のものであればよい。
量子構造を作る方法については種々の提案がなされてい
るが、次に、本件発明者により先の出願（特願昭63-168
068号）に説明した内容の一部を紹介する。
るが、次に、本件発明者により先の出願（特願昭63-168
068号）に説明した内容の一部を紹介する。
第５図は２次元ステップ構造の例を示す図、第６図は周
期的なステップ構造の作製方法を説明するための図、第
７図は結晶成長方法を用いた量子井戸デバイスの作製方
法を説明するための図である。図中、21基板、22は薄
膜、23と24は障壁、25は原子層を示す。
期的なステップ構造の作製方法を説明するための図、第
７図は結晶成長方法を用いた量子井戸デバイスの作製方
法を説明するための図である。図中、21基板、22は薄
膜、23と24は障壁、25は原子層を示す。
第６図において、基板21は、例えばGaAsの結晶を示し、
これを結晶の或る特定の方位から特定の角度φで研磨す
ると、図示の如き周期的なステップ構造が得られる。こ
れは○からなる原子層が構成されているとすると、点線
の○の原子が研磨により削り取られるため、原子層の厚
みに相当するステップ構造が形成されることによる。つ
まり、１原子が部分的に研磨されることはないから、部
分的に研磨に引っ掛かる部分（点線の○）は削り取られ
ることになり、原子単位で段差ができることになる。従
って、研磨する角度によってステップ幅は変化し、角度
φが大きくなる程狭く、逆に角度が小さくなる程広くな
る。例えば角度φとステップ幅Λでは、 のような関係が得られる。また、研磨の方向によって第
５図に示す２次元のステップ構造を形成することもでき
る。
これを結晶の或る特定の方位から特定の角度φで研磨す
ると、図示の如き周期的なステップ構造が得られる。こ
れは○からなる原子層が構成されているとすると、点線
の○の原子が研磨により削り取られるため、原子層の厚
みに相当するステップ構造が形成されることによる。つ
まり、１原子が部分的に研磨されることはないから、部
分的に研磨に引っ掛かる部分（点線の○）は削り取られ
ることになり、原子単位で段差ができることになる。従
って、研磨する角度によってステップ幅は変化し、角度
φが大きくなる程狭く、逆に角度が小さくなる程広くな
る。例えば角度φとステップ幅Λでは、 のような関係が得られる。また、研磨の方向によって第
５図に示す２次元のステップ構造を形成することもでき
る。
そこで、このようにして作製された基板21に、第７図に
示すように材料Ａ、材料Ｂを堆積化してゆくと、縦型に
異なる組成の結晶をつくってゆくことができる。すなわ
ち、まず、材料Ａを数原子分堆積化すると、ステップの
隅では下と横の２面で結合するため、この隅の部分から
順に結晶ができる。したがって、材料Ａを挿入堆積化す
ることによって第３図（ｃ）に示すような構造を作るこ
ともできる。
示すように材料Ａ、材料Ｂを堆積化してゆくと、縦型に
異なる組成の結晶をつくってゆくことができる。すなわ
ち、まず、材料Ａを数原子分堆積化すると、ステップの
隅では下と横の２面で結合するため、この隅の部分から
順に結晶ができる。したがって、材料Ａを挿入堆積化す
ることによって第３図（ｃ）に示すような構造を作るこ
ともできる。
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではな
く、種々の変形が可能である。例えば上記の説明では、
１次元方向に量子箱を並べた構造のものを示したが、量
子箱は、上記の条件が満たされる限り、面内に平面的に
並べてもよいし、また、立体的に並べてもよい。
く、種々の変形が可能である。例えば上記の説明では、
１次元方向に量子箱を並べた構造のものを示したが、量
子箱は、上記の条件が満たされる限り、面内に平面的に
並べてもよいし、また、立体的に並べてもよい。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、エネ
ルギーの離散性が失われることなくフォノン散乱を抑制
することができ、電気伝導に寄与することがでる量子箱
と量子細線との中間的な構造（結合量子箱列構造）を用
いるので、従来不可避とされてきた光学フォノン散乱を
抑制することができ、半導体としての温度依存性を著し
く改善することができる。
ルギーの離散性が失われることなくフォノン散乱を抑制
することができ、電気伝導に寄与することがでる量子箱
と量子細線との中間的な構造（結合量子箱列構造）を用
いるので、従来不可避とされてきた光学フォノン散乱を
抑制することができ、半導体としての温度依存性を著し
く改善することができる。
第１図は本発明に係る結合量子箱列構造半導体の１実施
例を示す図、第２図は量子箱における定在波を説明する
ための図、第３図は本発明に係る結合量子箱列構造半導
体の他の実施例を示す図、第４図はｎ型AlGaAs/GaAsヘ
テロ結合における電子移動度の温度依存性を示す図、第
５図は２次元ステップ構造の例を示す図、第６図は周期
的なステップ構造の作製方法を説明するための図、第７
図は結晶成長方法を用いた量子井戸デバイスの作製方法
を説明するための図である。 １……量子箱、２……障壁、３……溝、４……量子箱
部、５……障壁部、６と７……制御電極、８と10……量
子薄膜、９……制御電極。
例を示す図、第２図は量子箱における定在波を説明する
ための図、第３図は本発明に係る結合量子箱列構造半導
体の他の実施例を示す図、第４図はｎ型AlGaAs/GaAsヘ
テロ結合における電子移動度の温度依存性を示す図、第
５図は２次元ステップ構造の例を示す図、第６図は周期
的なステップ構造の作製方法を説明するための図、第７
図は結晶成長方法を用いた量子井戸デバイスの作製方法
を説明するための図である。 １……量子箱、２……障壁、３……溝、４……量子箱
部、５……障壁部、６と７……制御電極、８と10……量
子薄膜、９……制御電極。
Claims (1)
- 【請求項１】量子箱構造を隣接して並べてなる量子箱列
構造半導体であって、量子箱構造内に電子を量子的に閉
じ込めるとともに量子箱構造間をトンネル効果で移動で
きるように結合させて有限の幅のミニバンドと有限の幅
のギャップを持つ電子状態を構成し、前記ミニバンド
は、幅がフォノンの持つ固有のエネルギーより小さく、
最低エネルギー準位から生じたミニバンドと次に低いエ
ネルギー準位から生じたミニバンドとの間隔は、前記固
有のエネルギーより大きく、且つ電子の大部分が最低エ
ネルギー準位から生じたミニバンド状態にあることを特
徴とする結合量子箱列構造半導体。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63293336A JPH0779158B2 (ja) | 1988-11-19 | 1988-11-19 | 結合量子箱列構造半導体 |
| US07/437,571 US5070375A (en) | 1988-11-19 | 1989-11-17 | Semiconductor device having a coupled quantum box array structure |
| DE68928296T DE68928296T2 (de) | 1988-11-19 | 1989-11-17 | Halbleiter mit einer Matrixstruktur aus gekoppelten Quanten-Schachteln |
| EP89121301A EP0370403B1 (en) | 1988-11-19 | 1989-11-17 | Semiconductor having the coupled quantum box array structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63293336A JPH0779158B2 (ja) | 1988-11-19 | 1988-11-19 | 結合量子箱列構造半導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02139969A JPH02139969A (ja) | 1990-05-29 |
| JPH0779158B2 true JPH0779158B2 (ja) | 1995-08-23 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63293336A Expired - Fee Related JPH0779158B2 (ja) | 1988-11-19 | 1988-11-19 | 結合量子箱列構造半導体 |
Country Status (4)
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| JP (1) | JPH0779158B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US4503447A (en) * | 1982-07-16 | 1985-03-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Multi-dimensional quantum well device |
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| DE3574082D1 (en) * | 1984-07-02 | 1989-12-07 | Texas Instruments Inc | Quantum-coupled device |
| US4591889A (en) * | 1984-09-14 | 1986-05-27 | At&T Bell Laboratories | Superlattice geometry and devices |
| US4751194A (en) * | 1986-06-27 | 1988-06-14 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Structures including quantum well wires and boxes |
| JPS63232374A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-28 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JPH01241866A (ja) * | 1988-03-23 | 1989-09-26 | Nec Corp | フォノン局在効果を利用した高移動度バイポーラトランジスタ |
-
1988
- 1988-11-19 JP JP63293336A patent/JPH0779158B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-11-17 DE DE68928296T patent/DE68928296T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-11-17 EP EP89121301A patent/EP0370403B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-11-17 US US07/437,571 patent/US5070375A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02139969A (ja) | 1990-05-29 |
| DE68928296T2 (de) | 1998-02-26 |
| EP0370403B1 (en) | 1997-09-03 |
| DE68928296D1 (de) | 1997-10-09 |
| US5070375A (en) | 1991-12-03 |
| EP0370403A3 (en) | 1990-08-22 |
| EP0370403A2 (en) | 1990-05-30 |
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