JPH10116981A - Electronic device - Google Patents

Electronic device

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Publication number
JPH10116981A
JPH10116981A JP27118296A JP27118296A JPH10116981A JP H10116981 A JPH10116981 A JP H10116981A JP 27118296 A JP27118296 A JP 27118296A JP 27118296 A JP27118296 A JP 27118296A JP H10116981 A JPH10116981 A JP H10116981A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electronic device
electrode
semiconductor
conductive surface
conductive
Prior art date
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Pending
Application number
JP27118296A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiji Heike
誠嗣 平家
Tomihiro Hashizume
富博 橋詰
Yasuo Wada
恭雄 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP27118296A priority Critical patent/JPH10116981A/en
Publication of JPH10116981A publication Critical patent/JPH10116981A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an extremely fine patterning exceeding a limit drastically by fabricating an electronic device using a surface level being formed in a band gap through a dangling bond or the like. SOLUTION: A conductive layer on the surface of a semiconductor substrate 1 is stripped by means of a scanning tunnel microscope while leaving only the parts corresponding to a quantum dot 2, a gate electrode 3, a source electrode 4 and a drain electrode 5 thus fabricating a single electronic transistor. The gap between the source electrode 4 and the quantum dot 2 and the gap between the drain electrode 5 and the quantum dot 2 are on the order of 1nm which allows tunneling of electrons. The number of electrons to be tunneled at one time depends on the voltage being applied between the source electrode 4 and the drain electrode 5. Current flowing between the source electrode 4 and the drain electrode 5 is controlled or switched by applying a voltage between the gate electrode 3 and the quantum dot 2 thereby varying the energy level in the quantum dot 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超高密度集積回路
技術における極微細電子デバイス作製技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technology for fabricating ultra-fine electronic devices in ultra-high density integrated circuit technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、集積回路技術における電子デバイ
スは、半導体基板上にプレーナ技術を用いて形成され
る。具体的には、まず、半導体表面に酸化膜を形成し、
光リソグラフィにより所定の場所に感光剤パターンを形
成する。このパターンを用いてエッチング、不純物拡
散、金属蒸着等を行って、半導体内部にpn接合を形成
したり、表面に電極付けを行うことを繰り返して所望の
電子デバイスを形成する。プレーナ技術においては光リ
ソグラフィ技術を用いているため、サブミクロン程度の
微細構造を形成することが可能である。
2. Description of the Related Art Conventionally, electronic devices in the integrated circuit technology are formed on a semiconductor substrate by using a planar technology. Specifically, first, an oxide film is formed on the semiconductor surface,
A photosensitive agent pattern is formed at a predetermined location by photolithography. A desired electronic device is formed by repeating etching, impurity diffusion, metal deposition, and the like using this pattern to form a pn junction inside the semiconductor and to attach electrodes to the surface. Since the photolithography technique is used in the planar technique, it is possible to form a submicron microstructure.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】こうした電子デバイス
は全て半導体、金属、絶縁性のバルクの電気的性質を利
用して動作するものであり、微細加工が進みデバイスの
サイズが小さくなるに従い、量子効果、トンネル現象等
の影響が無視できなくなり、本来の電子デバイスとして
動作しなくなるため、微細化には限界があるという問題
があった。また、従来技術による電子デバイスでは、微
細化によりドーパント濃度等の本質的なばらつき(ゆら
ぎ)による特性の劣化による微細化の限界もあった。
All of these electronic devices operate using the electrical properties of semiconductors, metals, and insulating bulks. As microfabrication progresses and the device size decreases, the quantum effect becomes larger. In addition, the influence of the tunnel phenomenon and the like cannot be ignored, and the device does not operate as an original electronic device. Further, in the electronic device according to the related art, there is also a limit of miniaturization due to deterioration of characteristics due to an essential variation (fluctuation) of a dopant concentration or the like due to miniaturization.

【0004】本発明の目的は、この限界を飛躍的に超え
る極微細化が可能な電子装置を提供するものである。
It is an object of the present invention to provide an electronic device capable of extremely miniaturizing which greatly exceeds this limit.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の電子装置は、半
導体または絶縁体のバルク的な電気特性ではなく、それ
らの表面の1〜数原子層に局在する表面準位を介した電
気電導を利用する。一般に、物質の最表面、あるいは物
質間の急峻な界面には、表面準位あるいは界面準位が存
在し、バルクとは電気特性が異なる。半導体や絶縁体の
表面においてもその禁制帯(バンドギャップ)中にダン
グリングボンドや欠陥等による表面準位が形成され、よ
り金属的な電子状態を示すため、一般に表面は良好な導
電性を有し導電性表面を形成する。
SUMMARY OF THE INVENTION The electronic device of the present invention does not have a bulk electrical characteristic of a semiconductor or an insulator, but has an electric conduction through a surface level localized in one to several atomic layers on the surface thereof. Use In general, a surface state or an interface state exists at the outermost surface of a substance or at a steep interface between substances, and has electric characteristics different from those of a bulk. On the surface of semiconductors and insulators, surface levels due to dangling bonds and defects are formed in the forbidden band (band gap), and the surface has a more metallic electronic state. Therefore, the surface generally has good conductivity. To form a conductive surface.

【0006】本発明は、このような準位が表面近傍の原
子1〜数個分程度の非常に狭い領域に局在することに着
目して、この表面準位を用いて電子装置を形成すること
により極微細化を可能としようとするものである。
The present invention focuses on the fact that such a level is localized in a very narrow region of one to several atoms near the surface, and forms an electronic device using this surface level. In this way, it is intended to make it possible to make the device extremely fine.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施例1 本実施例では、半導体表面の表面準位を用いた電子装置
の実施例を示す。一般に半導体清浄表面にはダングリン
グボンドが多数存在し、それによりバルクバンドギャッ
プ中に金属的な表面準位が形成される。また、走査プロ
ーブ顕微鏡(SPM)の代表ともいえる走査トンネル顕
微鏡(STM)を用いて、その探針と半導体表面との間
に高電圧を印加することにより、この表面準位をになう
表面原子層を容易にはぎ取ることができ、表面準位の存
在しない絶縁性表面にすることが可能である。さらに、
STM探針を移動させながら電圧印加を行い、導電性の
不必要な部分を絶縁性表面に加工することによって、本
来導電性の表面に、表面準位の存在する導電性表面の任
意パターンを形成できる。
Embodiment 1 In this embodiment, an embodiment of an electronic device using surface levels of a semiconductor surface will be described. Generally, a large number of dangling bonds are present on a clean semiconductor surface, thereby forming metallic surface states in a bulk band gap. A scanning tunneling microscope (STM), which is a representative of a scanning probe microscope (SPM), applies a high voltage between the probe and the semiconductor surface, so that surface atoms that assume this surface state are applied. The layer can be easily peeled off, resulting in an insulating surface free of surface states. further,
By applying a voltage while moving the STM probe and processing unnecessary parts of the conductive surface into an insulating surface, an arbitrary pattern of the conductive surface having surface levels can be formed on the originally conductive surface. it can.

【0008】この加工においては、STMによる高電圧
印加に限らず、任意の走査プローブ顕微鏡(SPM)が
利用できる。たとえば、原子間力顕微鏡(AFM)の探
針を導電性としてSTMと同様に電界、電流または熱を
加えることができ、またAFMの探針を光ファイバーと
し、あるいは探針先端にレーザ源を固着することにより
光、電磁波または熱を加えることができる。さらにはA
FMの探針を半導体表面にこすり付ける形で接触させる
ことができる。さらに、場合によっては、これらの操作
によって誘起された表面または導入分子における化学反
応等により、表面原子のはぎとりや酸素、水素その他の
表面準位を不活性化する原子の吸着または表面構造の変
化等、表面準位を不活性化する方法を用いることが出来
る。
In this processing, an arbitrary scanning probe microscope (SPM) can be used, not limited to the application of a high voltage by the STM. For example, a probe of an atomic force microscope (AFM) can be made conductive so that an electric field, current or heat can be applied in the same manner as an STM. An AFM probe is an optical fiber, or a laser source is fixed to the tip of the probe. Thereby, light, electromagnetic waves or heat can be applied. And A
The FM probe can be brought into contact with the semiconductor surface by rubbing it. Further, in some cases, chemical reactions on the surface or introduced molecules induced by these operations may cause stripping of surface atoms, adsorption of oxygen, hydrogen, or other atoms that inactivate surface levels, or changes in surface structure. In addition, a method of inactivating the surface state can be used.

【0009】さらに、逆に、例えばシリコンの水素終端
表面の様に、表面のダングリングボンドが不活性化され
た表面に対して、上述したと同様の手法で、SPMによ
って表面原子のはぎとりや酸素、水素その他の表面準位
を不活性化する原子のはぎとり、または、表面構造の変
化等、表面準位を活性化する方法、例えば水素原子をは
ぎとることにより、表面準位を復活する加工を施すこと
ができる。その結果、本来絶縁性の表面に、表面準位の
存在する導電性表面の任意パターンを形成できる。
[0009] Conversely, on the surface where the dangling bonds of the surface are inactivated, for example, the hydrogen-terminated surface of silicon, the surface atoms are stripped or oxygen is removed by SPM in the same manner as described above. A method of activating surface states, such as stripping off hydrogen or other surface states that inactivate surface states, or changing the surface structure, for example, performing a process of restoring surface states by stripping off hydrogen atoms be able to. As a result, an arbitrary pattern of a conductive surface having surface levels can be formed on an originally insulating surface.

【0010】この場合は、表面を加工した部分が導電性
表面となるので、前述の方法とは、ネガポジの関係にな
る。上述したネガポジの関係にある導電性表面のパター
ン形成手法の一般化は、以下の実施例2以降においても
同様である。
In this case, since the surface processed portion becomes a conductive surface, the above-mentioned method has a negative-positive relationship. The generalization of the above-described negative-positive conductive surface pattern formation technique is the same in the second and subsequent embodiments.

【0011】図1はこの手法を用いて半導体表面に形成
された導電性表面を電極とする単電子トランジスタの例
である。STMにより半導体基板1表面の導電層をはぎ
取り量子、ドット2、ゲート電極3、ソース電極4、ド
レイン電極5に対応する部分のみを残すことにより単電
子トランジスタを形成した。ソース電極4と量子ドット
2との間及びドレイン電極5と量子ドット2との間のギ
ャップは1nm程度であり、電子はそれらのギャップを
トンネルすることができる。ところが量子ドット2は直
径数nm程度以下(原理的には最小原始1個の大きさま
での小さいものとできる)と小さく、ソース電極4から
量子ドット2に電子がトンネルすると量子ドット2内の
エネルギが上昇しクーロンブロッケード現象が起こるた
め、その電子がドレイン電極5へトンネルするまでそれ
以上の電子はソース電極4からトンネルできなくなる。
一度にトンネルできる電子数はソース電極4とドレイン
電極5との間に印加する電圧により決まる。ここで、ゲ
ート電極3と量子ドット2との間に電圧を印加すること
により量子ドット2内のエネルギー準位を変化させ、ソ
ース電極4とドレイン電極5との間を流れる電流を制
御、あるいはスイッチングすることが可能となる。
FIG. 1 shows an example of a single-electron transistor in which a conductive surface formed on a semiconductor surface by using this technique is used as an electrode. A single-electron transistor was formed by stripping the conductive layer on the surface of the semiconductor substrate 1 by STM and leaving only portions corresponding to the quantum, dots 2, gate electrode 3, source electrode 4, and drain electrode 5. The gap between the source electrode 4 and the quantum dot 2 and the gap between the drain electrode 5 and the quantum dot 2 are about 1 nm, and electrons can tunnel through those gaps. However, the quantum dot 2 is as small as about several nm in diameter or less (in principle, it can be as small as one elementary element). When electrons tunnel from the source electrode 4 to the quantum dot 2, the energy in the quantum dot 2 is reduced. Since this rises and the Coulomb blockade phenomenon occurs, no more electrons can tunnel from the source electrode 4 until the electron tunnels to the drain electrode 5.
The number of electrons that can be tunneled at one time is determined by the voltage applied between the source electrode 4 and the drain electrode 5. Here, by applying a voltage between the gate electrode 3 and the quantum dot 2, the energy level in the quantum dot 2 is changed to control the current flowing between the source electrode 4 and the drain electrode 5 or to perform switching. It is possible to do.

【0012】図1では、必要な電極以外の部分を全て絶
縁性表面化した場合を示すが、素子の性能を下げない限
りにおいて絶縁性表面化する部分を減らし、電極部分以
外にも導電性表面を残すことも可能である。図1におい
て13で示す部分は電極部分以外で残された導電性表面
を示す。この場合、電極に対し2ないし5nm程度離し
て本来の動作に悪影響を与えないようにすることは当然
である。このように電極部分以外にも導電性表面を残す
こととしたときは、電極部分の周辺のみをSPM探針で
処理することにより電子装置が形成できるから、製作時
間を短縮できる。
FIG. 1 shows a case where all the parts other than the necessary electrodes are formed into an insulating surface. However, as long as the performance of the element is not reduced, the number of the insulating surfaces is reduced, and a conductive surface is left other than the electrode part. It is also possible. In FIG. 1, a portion indicated by reference numeral 13 indicates a conductive surface left except for the electrode portion. In this case, it is natural that the electrode is separated from the electrode by about 2 to 5 nm so as not to adversely affect the original operation. When the conductive surface is to be left other than the electrode portion as described above, the electronic device can be formed by processing only the periphery of the electrode portion with the SPM probe, so that the manufacturing time can be reduced.

【0013】また、半導体または絶縁体の表面準位が金
属的な電子状態を示さない場合には、電極部分以外で残
された導電性表面13を近接する補助電極として利用
し、これと基板1の間に適当な電圧をかけて、いわゆる
電界効果により表面準位とフェルミ準位との相対的エネ
ルギーを制御し、導電性表面の電気電導を制御できた。
さらに、この表面準位を介した電気電導は導電性表面を
用いた電極に印加する基板に対する電圧を制御すること
により電極と基板との電気的結合を全く無視できる程度
にまで小さくすることができた。またこの補助電極に代
えて、電子装置としての回路を形成した後、その表面に
ドーパントや欠陥を導入してそのフェルミ準位との相対
的エネルギー、または、電荷移動を制御し、電気電導を
担うことができるようにすることができる。
When the surface state of the semiconductor or insulator does not show a metallic electronic state, the conductive surface 13 remaining at a portion other than the electrode portion is used as a nearby auxiliary electrode, and is used as an auxiliary electrode. During the application of an appropriate voltage, the relative energy between the surface level and the Fermi level was controlled by the so-called electric field effect, thereby controlling the electric conductivity of the conductive surface.
In addition, the electric conduction through this surface state can be reduced to such an extent that the electrical coupling between the electrode and the substrate can be completely ignored by controlling the voltage applied to the electrode using the conductive surface. Was. In addition, after forming a circuit as an electronic device instead of the auxiliary electrode, a dopant or a defect is introduced into the surface to control relative energy with respect to the Fermi level, or charge transfer, and to perform electric conduction. Be able to do it.

【0014】実際に、シリコン(111)基板1上に直
径5nmの量子ドット2、幅5nmのゲート電極3、ソ
ース電極4、ドレイン電極5を、量子ドット2と各電極
間の距離を1nmになるように形成し、ゲート電極3に
電圧を印加することによってソース電極4とドレイン電
極5との間を流れる電流を制御及びスイッチングでき
た。半導体基板はシリコン(100)、(110)表
面、ゲルマニウム表面、砒化ガリウム表面でも同様の結
果が得られ、特にシリコン(111)表面において良好
な結果が得られた。また、量子ドット2のサイズは1n
mから100nmまで使用でき、ゲート電極3、ソース
電極4、ドレイン電極5の幅は1nm以上のものが使用
できる。最も小さいもので10nm×10nmの単電子
トランジスタが形成でき、このときの集積度は1cm2
当たり1012個である。なお、本実施例では、基板の厚
さ自体は単電子トランジスタとしての機能に関与しな
い。
Actually, a quantum dot 2 having a diameter of 5 nm, a gate electrode 3 having a width of 5 nm, a source electrode 4 and a drain electrode 5 are formed on a silicon (111) substrate 1, and the distance between the quantum dot 2 and each electrode is 1 nm. Thus, the current flowing between the source electrode 4 and the drain electrode 5 could be controlled and switched by applying a voltage to the gate electrode 3. Similar results were obtained on the silicon (100), (110) surface, germanium surface and gallium arsenide surface of the semiconductor substrate, and particularly good results were obtained on the silicon (111) surface. The size of the quantum dot 2 is 1n
m to 100 nm, and the width of the gate electrode 3, the source electrode 4, and the drain electrode 5 can be 1 nm or more. The smallest single electron transistor of 10 nm × 10 nm can be formed, and the integration degree at this time is 1 cm 2
It is 10 12 pieces per. In this embodiment, the thickness of the substrate does not affect the function as a single-electron transistor.

【0015】実施例2 本実施例では、半導体表面の表面準位を用いた抵抗素子
の実施例を示す。
Embodiment 2 In this embodiment, an embodiment of a resistance element using a surface level of a semiconductor surface will be described.

【0016】図2は実施例1と同様の方法で半導体表面
に形成された抵抗素子である。STMにより半導体基板
1の導電性表面層をはぎ取り電極端子6を残し、その中
央部を細くすることにより抵抗素子7を形成した。その
長さ、幅及び表面準位の性格を変化させることにより広
い範囲の抵抗値を持つ抵抗素子を実現できる。
FIG. 2 shows a resistance element formed on the semiconductor surface in the same manner as in the first embodiment. The resistive element 7 was formed by stripping the conductive surface layer of the semiconductor substrate 1 by STM and leaving the electrode terminal 6 thinner at the center. By changing the characteristics of the length, width and surface state, a resistance element having a wide range of resistance values can be realized.

【0017】図3は半導体基板1の表面に電極端子6を
形成し、その中央部分に長さ1nm程度のギャップ8を
設けることにより形成した抵抗素子である。ギャップ8
の間はトンネル現象により電流が流れるため、ギャップ
8の大きさを調整することにより抵抗値を制御できる。
ギャップ8の大きさの調整に代えて、電極端子6の幅を
変えることでも抵抗値の制御ができる。
FIG. 3 shows a resistance element formed by forming an electrode terminal 6 on the surface of the semiconductor substrate 1 and providing a gap 8 having a length of about 1 nm at the center thereof. Gap 8
During the period, a current flows due to a tunnel phenomenon, so that the resistance value can be controlled by adjusting the size of the gap 8.
The resistance value can be controlled by changing the width of the electrode terminal 6 instead of adjusting the size of the gap 8.

【0018】実際に、シリコン(111)基板1上に幅
5nmの電極端子6を形成し、さらに、その中央部に長
さ10nm、幅1nmの抵抗素子7を形成し、その抵抗
値を測定したところ、300MΩの抵抗値を示した。ま
た、幅5nmの電極端子6の中央部に幅1nmのギャッ
プ8を設けることにより1GΩの抵抗を形成できた。抵
抗値は図2の場合10MΩ〜1GΩ程度、図3の場合が
10MΩ〜1TΩ程度のものが形成可能であった。
Actually, an electrode terminal 6 having a width of 5 nm was formed on a silicon (111) substrate 1, a resistance element 7 having a length of 10 nm and a width of 1 nm was formed at the center thereof, and the resistance value was measured. However, the resistance value was 300 MΩ. Further, by providing a gap 8 having a width of 1 nm at the center of the electrode terminal 6 having a width of 5 nm, a resistance of 1 GΩ could be formed. A resistance value of about 10 MΩ to 1 GΩ in FIG. 2 and a resistance value of about 10 MΩ to 1 TΩ in FIG. 3 could be formed.

【0019】半導体基板はシリコン(100)表面、
(110)表面、ゲルマニウム表面、砒化ガリウム表面
でも同様の抵抗素子の形成が可能であったが、抵抗値は
基板材料及び表面構造の違いにより大きく変化でき、抵
抗値は図2の場合1Ω〜1GΩ程度であった。
The semiconductor substrate has a silicon (100) surface,
A similar resistance element could be formed on the (110) surface, the germanium surface, and the gallium arsenide surface, but the resistance value can vary greatly depending on the difference in substrate material and surface structure, and the resistance value is 1 Ω to 1 GΩ in FIG. It was about.

【0020】実施例3 本実施例では、半導体表面の表面準位を用いたコンデン
サの実施例を示す。図4は実施例1と同様の方法で半導
体表面に形成されたコンデンサである。それぞれの電極
端子6の端に対向電極9があり、それが向き合うことに
よりコンデンサを形成している。対向電極9の幅及び電
極の間隔を調整することにより容量を制御可能である。
また、図5は対向電極10を櫛形にすることにより容量
を増やしたコンデンサの例である。
Embodiment 3 In this embodiment, an embodiment of a capacitor using the surface level of the semiconductor surface will be described. FIG. 4 shows a capacitor formed on a semiconductor surface in the same manner as in the first embodiment. A counter electrode 9 is provided at an end of each electrode terminal 6 and faces each other to form a capacitor. The capacitance can be controlled by adjusting the width of the counter electrode 9 and the interval between the electrodes.
FIG. 5 shows an example of a capacitor in which the capacitance is increased by making the counter electrode 10 in a comb shape.

【0021】実際に、シリコン(111)基板1上に幅
5nmの電極端子6を形成し、その先端に幅20nmの
対向電極9を形成したものを2nmの間隔で対向させる
ことにより4×10-20Fのコンデンサを形成した。ま
た、対向電極10を幅5nm、長さ15nm、歯の間隔
15nmとして歯4本からなる櫛形電極としてそれぞれ
の歯の間に相手の歯10nmを挿入した形に導電性表面
のパターンを形成することにより、12×10-20Fの
容量が得られた。半導体基板はシリコン(100)、
(110)表面、ゲルマニウム表面、砒化ガリウム表面
でも同様のコンデンサの形成が可能であった。
[0021] In fact, silicon (111) to form an electrode terminal 6 of the width 5nm on the substrate 1, by opposing one which formed the counter electrode 9 of width 20nm at its tip at intervals of 2 nm 4 × 10 - A 20 F capacitor was formed. In addition, a pattern of the conductive surface is formed in such a manner that the opposing electrode 10 has a width of 5 nm, a length of 15 nm, and a tooth interval of 15 nm, and as a comb-shaped electrode having four teeth, a counterpart tooth of 10 nm is inserted between each tooth. As a result, a capacity of 12 × 10 −20 F was obtained. The semiconductor substrate is silicon (100),
Similar capacitors could be formed on the (110) surface, the germanium surface, and the gallium arsenide surface.

【0022】実施例4 本実施例では、半導体表面に形成された導電性表面によ
り構成された多数の量子ドットが規則的に配列され、外
部からの光励起により、または、電子注入電極による電
子励起により発光する発光素子の実施例を示す。図6は
実施例1と同様の方法で半導体表面に形成された多数の
量子ドット11が規則的に配列され、その両側に量子ド
ット11と同程度の幅の電子注入電極12が配置されて
いる発光素子である。量子ドット11と隣の量子ドット
11との間隔は、STMにより半導体基板1表面の導電
層をはぎ取り量子ドット11を残すことにより形成する
ため、高精度の配置が可能であった。この量子ドット間
隔が発光素子の光の波長を決定し、実際の発光波長もこ
の値にほぼ一致した。電子注入電極12を配置する位置
は量子ドット11の列間にしても、両側に加えて列間と
してもよい。
Embodiment 4 In this embodiment, a large number of quantum dots constituted by a conductive surface formed on a semiconductor surface are regularly arranged, and are excited by external light or by electron excitation by an electron injection electrode. An example of a light emitting element that emits light will be described. FIG. 6 shows that a large number of quantum dots 11 formed on a semiconductor surface in the same manner as in Example 1 are regularly arranged, and electron injection electrodes 12 having a width similar to that of the quantum dots 11 are arranged on both sides thereof. It is a light emitting element. Since the interval between the quantum dot 11 and the adjacent quantum dot 11 was formed by stripping the conductive layer on the surface of the semiconductor substrate 1 by STM and leaving the quantum dot 11, high-precision arrangement was possible. The quantum dot interval determined the light wavelength of the light emitting element, and the actual light emission wavelength almost coincided with this value. The position where the electron injection electrode 12 is arranged may be between the rows of the quantum dots 11 or between the rows in addition to both sides.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明によれば、非常に微細な電子装置
が実現できる。
According to the present invention, a very fine electronic device can be realized.

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

【図1】半導体表面に形成された表面準位を用いた単電
子トランジスタの構成例を示す図。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a single-electron transistor using a surface state formed on a semiconductor surface.

【図2】半導体表面に形成された表面準位を用いた細線
からなる抵抗素子の構成例を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a resistive element composed of a fine wire using a surface level formed on a semiconductor surface.

【図3】半導体表面に形成された表面準位を用いたトン
ネル接合による抵抗素子の構成例を示す図。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a resistance element formed by a tunnel junction using a surface state formed on a semiconductor surface.

【図4】半導体表面に形成された表面準位を用いたコン
デンサの構成例を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a capacitor using surface states formed on a semiconductor surface.

【図5】半導体表面に形成された表面準位を用いた櫛形
電極を持つコンデンサの構成例を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a capacitor having a comb-shaped electrode using surface levels formed on a semiconductor surface.

【図6】半導体表面に形成された表面準位を用いた量子
ドットを多数配列された発光素子の構成例を示す図。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a light-emitting element in which a large number of quantum dots using surface states formed on a semiconductor surface are arranged.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基板、2…量子ドット、3…ゲート電極、4
…ソース電極、5…ドレイン電極、6…電極端子、7…
抵抗素子、8…ギャップ、9、10…対向電極、11…
量子ドット、12…電子注入電極、13…電極部分以外
で残された導電性表面。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Quantum dot, 3 ... Gate electrode, 4
... source electrode, 5 ... drain electrode, 6 ... electrode terminal, 7 ...
Resistance element, 8 gap, 9, 10 counter electrode, 11 ...
Quantum dots, 12: Electron injection electrode, 13: Conductive surface left other than the electrode part.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体または絶縁体の表面から1〜数原子
層に局在し、かつ、電気電導を担うことができる表面準
位が存在する導電性表面と表面準位を不活性化した絶縁
性表面を用いて形成され、表面準位を介した電気電導を
用いた電子装置。
1. A conductive surface which is localized in one to several atomic layers from the surface of a semiconductor or an insulator and has a surface level capable of carrying out electric conduction, and an insulation in which the surface level is inactivated. An electronic device formed using a conductive surface and using electrical conduction through surface states.
【請求項2】前記電子装置は、半導体表面に形成され、
表面準位を介した電気電導に関して該電極と該基板との
電気的結合が実質的に無視できる大きさの電圧を導電性
表面を用いた電極と基板との間に印加した請求項1記載
の電子装置。
2. The electronic device is formed on a semiconductor surface.
2. The method according to claim 1, wherein a voltage having a magnitude that can substantially neglect the electrical coupling between the electrode and the substrate with respect to electric conduction through a surface state is applied between the electrode and the substrate using the conductive surface. Electronic devices.
【請求項3】前記電子装置は、半導体または絶縁体の表
面に形成され、該電子装置に近接して電界効果を作用さ
せる補助電極を配置し、あるいは表面にドーパントや欠
陥を導入した請求項1または2記載の電子装置。
3. The electronic device according to claim 1, further comprising an auxiliary electrode formed on a surface of a semiconductor or insulator, an auxiliary electrode for effecting an electric field effect disposed close to the electronic device, or introducing a dopant or a defect into the surface. Or the electronic device according to 2.
【請求項4】前記電子装置は、装置構成の要素の周辺部
を除いて導電性表面が残されており、該導電性表面が補
助電極として利用される請求項3記載の電子装置。
4. The electronic device according to claim 3, wherein the electronic device has a conductive surface remaining except for peripheral portions of components of the device, and the conductive surface is used as an auxiliary electrode.
【請求項5】前記電子装置は、半導体または絶縁体の表
面のダングリングボンドが不活性化された表面におい
て、走査プローブ顕微鏡探針による電界、電流、光、電
磁波、熱または接触等及びそれらに誘起された表面また
は導入分子における化学反応等により表面原子のはぎと
りや酸素、水素その他の表面準位を不活性化する原子の
はぎとり、または、表面構造の変化等、表面準位を活性
化する方法を用い走査プローブ顕微鏡探針の移動により
形成した任意パターンの表面準位を活性化する加工を施
すことによって、表面準位の存在する導電性表面の任意
パターンを形成し、それを構成単位とする請求項1から
4のいずれか一の請求項に記載の電子装置。
5. The electronic device according to claim 1, wherein a dangling bond on the surface of the semiconductor or the insulator is deactivated on a surface thereof, and an electric field, a current, light, an electromagnetic wave, heat or a contact by a scanning probe microscope probe and the like. A method for activating surface states such as surface atom stripping, oxygen, hydrogen, and other atoms that inactivate surface states due to a chemical reaction or the like at the induced surface or introduced molecules, or changes in the surface structure. By applying a process to activate the surface state of an arbitrary pattern formed by moving the scanning probe microscope tip using the above, an arbitrary pattern of the conductive surface having the surface state is formed, and it is used as a constituent unit The electronic device according to claim 1.
【請求項6】前記電子装置は、半導体表面に形成された
導電性表面により構成される量子ドット、ゲート電極、
ソース電極、ドレイン電極により構成される単電子トラ
ンジスタであることを特徴とする請求項1から5の内の
一の請求項に記載の電子装置。
6. An electronic device comprising: a quantum dot formed by a conductive surface formed on a semiconductor surface; a gate electrode;
The electronic device according to claim 1, wherein the electronic device is a single-electron transistor including a source electrode and a drain electrode.
【請求項7】前記電子装置は、半導体表面に形成された
導電性表面により構成される電極端子と中央部を細く加
工した導電性表面により構成される抵抗素子であること
を特徴とする請求項1から5のいずれか一の請求項に記
載の電子装置。
7. The electronic device according to claim 1, wherein the electronic device is a resistive element comprising an electrode terminal formed by a conductive surface formed on a semiconductor surface and a conductive surface formed by narrowing a central portion. The electronic device according to claim 1.
【請求項8】前記電子装置は、半導体表面に形成された
導電性表面により構成される1組の電極端子とそれに接
続した1組の対向電極を有し、それらが向き合うことに
よりコンデンサを形成していることを特徴とする、また
は、該対向電極を櫛形にすることにより容量を増やした
コンデンサであることを特徴とする請求項1から5のい
ずれか一の請求項に記載の電子装置。
8. The electronic device has a set of electrode terminals constituted by a conductive surface formed on a semiconductor surface and a set of opposed electrodes connected to the electrode terminals. The electronic device according to any one of claims 1 to 5, wherein the capacitor is a capacitor whose capacity is increased by forming the counter electrode into a comb shape.
【請求項9】前記電子装置は、半導体表面に形成された
導電性表面により構成される多数の量子ドットが規則的
に配列され、外部からの光励起により、または、電子注
入電極による電子励起により発光することを特徴とする
請求項1から5のいずれか一の請求項に記載の電子装
置。
9. The electronic device according to claim 1, wherein a large number of quantum dots constituted by a conductive surface formed on a semiconductor surface are regularly arranged, and light is emitted by external light excitation or by electronic excitation by an electron injection electrode. The electronic device according to claim 1, wherein:
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100455279B1 (en) * 2000-05-06 2004-11-06 삼성전자주식회사 Fabrication method of single electron tunelling device
JP2011134774A (en) * 2009-12-22 2011-07-07 Oki Semiconductor Co Ltd Minute capacitance element and semiconductor device using the same
JP2012227204A (en) * 2011-04-15 2012-11-15 Fujitsu Semiconductor Ltd Capacitive element and semiconductor device
US9000554B2 (en) 2013-08-29 2015-04-07 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100455279B1 (en) * 2000-05-06 2004-11-06 삼성전자주식회사 Fabrication method of single electron tunelling device
JP2011134774A (en) * 2009-12-22 2011-07-07 Oki Semiconductor Co Ltd Minute capacitance element and semiconductor device using the same
US8692355B2 (en) 2009-12-22 2014-04-08 Oki Semiconductor Co., Ltd. Minute capacitance element and semiconductor device using the same
JP2012227204A (en) * 2011-04-15 2012-11-15 Fujitsu Semiconductor Ltd Capacitive element and semiconductor device
US9000554B2 (en) 2013-08-29 2015-04-07 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device

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