JPH1154715A - 半導体フォト・ホール・バーニング・メモリ - Google Patents
半導体フォト・ホール・バーニング・メモリInfo
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- JPH1154715A JPH1154715A JP9211665A JP21166597A JPH1154715A JP H1154715 A JPH1154715 A JP H1154715A JP 9211665 A JP9211665 A JP 9211665A JP 21166597 A JP21166597 A JP 21166597A JP H1154715 A JPH1154715 A JP H1154715A
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- quantum
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体フォト・ホール・バーニング・メモリ
に関し、多数のドットに書き込みを行なっても、書き込
みが難しくなる旨の問題が発生しない半導体フォト・ホ
ール・バーニング・メモリを提供しようとする。 【解決手段】 バリヤ層１３を介して積層された第１の
量子ドット部１１と第２の量子ドット部１２とで構成さ
れた基本構造を備え、第１の量子ドット部１１中には入
射光ｈνに依って生成された電子・正孔対のうちの電子
を保持する第１の量子ドット１１Ｄを含み且つ第２の量
子ドット部１２中には前記電子・正孔対のうちバリヤ層
１３をトンネリングしてきた正孔を保持する第２の量子
ドット１２Ｄを含んでなる。
に関し、多数のドットに書き込みを行なっても、書き込
みが難しくなる旨の問題が発生しない半導体フォト・ホ
ール・バーニング・メモリを提供しようとする。 【解決手段】 バリヤ層１３を介して積層された第１の
量子ドット部１１と第２の量子ドット部１２とで構成さ
れた基本構造を備え、第１の量子ドット部１１中には入
射光ｈνに依って生成された電子・正孔対のうちの電子
を保持する第１の量子ドット１１Ｄを含み且つ第２の量
子ドット部１２中には前記電子・正孔対のうちバリヤ層
１３をトンネリングしてきた正孔を保持する第２の量子
ドット１２Ｄを含んでなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体中の量子ド
ットを利用する半導体フォト・ホール・バーニング・メ
モリの改良に関する。
ットを利用する半導体フォト・ホール・バーニング・メ
モリの改良に関する。
【０００２】現在、高度情報化の時代にあって、大量の
情報を遣り取りすることが必要であり、それを可能にす
る為、記憶装置の高密度が要求されている。
情報を遣り取りすることが必要であり、それを可能にす
る為、記憶装置の高密度が要求されている。
【０００３】その要求に応ずる一手段として、半導体中
の量子ドットを利用するフォト・ホール・バーニング・
メモリが提案されているが、それを実用性あるものとす
る為には、解決しなければならない問題があり、本発明
に依れば、その問題の一部を解消することができる。
の量子ドットを利用するフォト・ホール・バーニング・
メモリが提案されているが、それを実用性あるものとす
る為には、解決しなければならない問題があり、本発明
に依れば、その問題の一部を解消することができる。
【０００４】
【従来の技術】半導体ホール・バーニング・メモリで
は、高密度に形成された量子ドットが必要であり、それ
を実現するには、ＧａＡｓ基板上のＩｎＡｓ自己形成ド
ット、即ち、ＳＫ（Ｓｔｒａｎｓｋｙ−Ｋｒａｓｔａｎ
ｏｖ）成長モードに依る自己形成ドットを利用する手段
が知られている。
は、高密度に形成された量子ドットが必要であり、それ
を実現するには、ＧａＡｓ基板上のＩｎＡｓ自己形成ド
ット、即ち、ＳＫ（Ｓｔｒａｎｓｋｙ−Ｋｒａｓｔａｎ
ｏｖ）成長モードに依る自己形成ドットを利用する手段
が知られている。
【０００５】このＩｎＡｓ自己形成ドットを用いたフォ
ト・ホール・バーニング・メモリについては、既に、そ
の基本動作が確認されている。
ト・ホール・バーニング・メモリについては、既に、そ
の基本動作が確認されている。
【０００６】図３はＩｎＡｓ自己形成ドットを用いたフ
ォト・ホール・バーニング・メモリの動作について説明
する為のエネルギ・バンド・ダイヤグラムであり、
（Ａ）は書き込み動作を、（Ｂ）は読み出し動作をそれ
ぞれ説明するものである。
ォト・ホール・バーニング・メモリの動作について説明
する為のエネルギ・バンド・ダイヤグラムであり、
（Ａ）は書き込み動作を、（Ｂ）は読み出し動作をそれ
ぞれ説明するものである。
【０００７】図に於いて、１はｎ−ＧａＡｓ基板、２は
ｉ−ＧａＡｓ母材層、３はｉ−ＡｌＧａＡｓバリヤ層、
４はＩｎＡｓドット、ｈνは入射光、Ｅ１はＩｎＡｓド
ットに於ける電子と正孔との量子準位のエネルギ差をそ
れぞれ示している。
ｉ−ＧａＡｓ母材層、３はｉ−ＡｌＧａＡｓバリヤ層、
４はＩｎＡｓドット、ｈνは入射光、Ｅ１はＩｎＡｓド
ットに於ける電子と正孔との量子準位のエネルギ差をそ
れぞれ示している。
【０００８】図示のメモリでは、書き込みの入射光を吸
収して生成された電子・正孔対に於ける電子を基板１側
に完全に抜き取ってしまい、正孔をドット４に残すこと
で電子・正孔対の再結合を防ぎ、記憶保持時間を長くし
ている。
収して生成された電子・正孔対に於ける電子を基板１側
に完全に抜き取ってしまい、正孔をドット４に残すこと
で電子・正孔対の再結合を防ぎ、記憶保持時間を長くし
ている。
【０００９】然しながら、このメモリでは、多くのドッ
ト４に書き込みを行なう、換言すると、多くのドット４
に正孔が残るようにすると、電子に対するドット４のポ
テンシャルが低下して電子が抜け難くなる、即ち、書き
込みが難しくなる旨の問題があった。
ト４に書き込みを行なう、換言すると、多くのドット４
に正孔が残るようにすると、電子に対するドット４のポ
テンシャルが低下して電子が抜け難くなる、即ち、書き
込みが難しくなる旨の問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、多数のドッ
トに書き込みを行なっても、書き込みが難しくなる旨の
問題が発生しない半導体フォト・ホール・バーニング・
メモリを提供しようとする。
トに書き込みを行なっても、書き込みが難しくなる旨の
問題が発生しない半導体フォト・ホール・バーニング・
メモリを提供しようとする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理を説
明する為の半導体フォト・ホール・バーニング・メモリ
を表す要部切断斜面図である。
明する為の半導体フォト・ホール・バーニング・メモリ
を表す要部切断斜面図である。
【００１２】図に於いて、１１は第１の量子ドット部、
１１Ｄは第１の量子ドット、１２は第二量子ドット部、
１２Ｄは第２の量子ドット、１３はバリヤ層をそれぞれ
示している。
１１Ｄは第１の量子ドット、１２は第二量子ドット部、
１２Ｄは第２の量子ドット、１３はバリヤ層をそれぞれ
示している。
【００１３】図示のメモリでは、第１の量子ドット１１
Ｄで光を吸収して電子・正孔対を生成し、その電子・正
孔対のうちの電子を第１の量子ドット１１Ｄに保持し、
そして、第２の量子ドット１２Ｄは、第１の量子ドット
１１Ｄで生成した電子・正孔対のうちの正孔を量子ドッ
ト１２Ｄに保持するようになっている。
Ｄで光を吸収して電子・正孔対を生成し、その電子・正
孔対のうちの電子を第１の量子ドット１１Ｄに保持し、
そして、第２の量子ドット１２Ｄは、第１の量子ドット
１１Ｄで生成した電子・正孔対のうちの正孔を量子ドッ
ト１２Ｄに保持するようになっている。
【００１４】また、光の吸収を大きくする為、第１の量
子ドット部１１、第二量子ドット部１２、バリヤ層１３
からなる基本構造の複数個を積層した構成を採ってい
る。
子ドット部１１、第二量子ドット部１２、バリヤ層１３
からなる基本構造の複数個を積層した構成を採ってい
る。
【００１５】図２は本発明に依る半導体フォト・ホール
・バーニング・メモリに於ける基本構造のエネルギ・バ
ンド・ダイヤグラムであり、これを用いて基本動作につ
いて説明する。尚、図１に於いて用いた記号と同記号は
同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
・バーニング・メモリに於ける基本構造のエネルギ・バ
ンド・ダイヤグラムであり、これを用いて基本動作につ
いて説明する。尚、図１に於いて用いた記号と同記号は
同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００１６】図２から明らかであるが、第１の量子ドッ
ト部１１並びに第２の量子ドット部１２の母材はＧａＡ
ｓ、第１の量子ドット１１ＤはＩｎＡｓ、第２の量子ド
ット１２ＤはＡｌＧａＳｂ、バリヤ層１３はＧａＡｓで
構成されている。
ト部１１並びに第２の量子ドット部１２の母材はＧａＡ
ｓ、第１の量子ドット１１ＤはＩｎＡｓ、第２の量子ド
ット１２ＤはＡｌＧａＳｂ、バリヤ層１３はＧａＡｓで
構成されている。
【００１７】このメモリで、書き込みを行なう場合、従
来のメモリと同様、書き込みの入射光を第１の量子ドッ
ト１１Ｄに吸収させ、電子・正孔対を生成させることで
実現される。
来のメモリと同様、書き込みの入射光を第１の量子ドッ
ト１１Ｄに吸収させ、電子・正孔対を生成させることで
実現される。
【００１８】第２の量子ドット１２Ｄを含む第２の量子
ドット部１２はタイプ２の構成になっていて、正孔のエ
ネルギは、第１の量子ドット１１Ｄに於ける正孔のエネ
ルギに比較して低く、また、電子のエネルギは、第１の
量子ドット１１Ｄに於ける電子のエネルギに比較して高
くなっている。
ドット部１２はタイプ２の構成になっていて、正孔のエ
ネルギは、第１の量子ドット１１Ｄに於ける正孔のエネ
ルギに比較して低く、また、電子のエネルギは、第１の
量子ドット１１Ｄに於ける電子のエネルギに比較して高
くなっている。
【００１９】従って、書き込みに依って生成した電子・
正孔対のうちの正孔は第２の量子ドット１２Ｄに蓄積さ
れ、そして、電子は第１の量子ドット１１Ｄに保持され
るものである。
正孔対のうちの正孔は第２の量子ドット１２Ｄに蓄積さ
れ、そして、電子は第１の量子ドット１１Ｄに保持され
るものである。
【００２０】この結果、第１の量子ドット１１Ｄに於い
て、電子に対するポテンシャルが低下することは防止さ
れ、書き込みが困難になる旨の問題は生じない。
て、電子に対するポテンシャルが低下することは防止さ
れ、書き込みが困難になる旨の問題は生じない。
【００２１】前記したように、ＩｎＡｓ量子ドット／Ａ
ｌＧａＳｂ量子ドットを組み合わせた場合、ＡｌＧａＳ
ｂの価電子帯の底は、ＩｎＡｓの伝導帯の底よりもエネ
ルギ的に高くなる状態となり、これに依って、ＡｌＧａ
Ｓｂ量子ドット及びＩｎＡｓ量子ドットの正孔の量子準
位のエネルギ差は大きくなり、約０．５〔ｅＶ〕程度と
なる。
ｌＧａＳｂ量子ドットを組み合わせた場合、ＡｌＧａＳ
ｂの価電子帯の底は、ＩｎＡｓの伝導帯の底よりもエネ
ルギ的に高くなる状態となり、これに依って、ＡｌＧａ
Ｓｂ量子ドット及びＩｎＡｓ量子ドットの正孔の量子準
位のエネルギ差は大きくなり、約０．５〔ｅＶ〕程度と
なる。
【００２２】このように大きなエネルギ差が存在するの
で、例えば熱的励起を受けた場合でも、ＡｌＧａＳｂ量
子ドットに在る正孔が元のＩｎＡｓ量子ドットに戻る可
能性は著しく少ない旨の効果をもたらし、これは、記憶
保持時間の増加に結び付くことになる。
で、例えば熱的励起を受けた場合でも、ＡｌＧａＳｂ量
子ドットに在る正孔が元のＩｎＡｓ量子ドットに戻る可
能性は著しく少ない旨の効果をもたらし、これは、記憶
保持時間の増加に結び付くことになる。
【００２３】本発明者が知得したところでは、ＧａＡｓ
量子ドット／ＡｌＡｓ量子ドットの組み合わせからなる
メモリに於いては、ＧａＡｓ量子ドット並びにＡｌＡｓ
量子ドットに於ける電子の量子準位エネルギ差は高々
０．１〔ｅＶ〕程度であり、前記本発明のメモリに於け
る量子準位エネルギ差に比較すると小さいので、熱的励
起に対する耐性は低く、記憶保持時間は短い。
量子ドット／ＡｌＡｓ量子ドットの組み合わせからなる
メモリに於いては、ＧａＡｓ量子ドット並びにＡｌＡｓ
量子ドットに於ける電子の量子準位エネルギ差は高々
０．１〔ｅＶ〕程度であり、前記本発明のメモリに於け
る量子準位エネルギ差に比較すると小さいので、熱的励
起に対する耐性は低く、記憶保持時間は短い。
【００２４】前記したところから、本発明に依る半導体
ホール・バーニング・メモリでは、 （１）バリヤ層（例えばバリヤ層１３）を介して積層さ
れた第１の量子ドット部（例えば第１の量子ドット部１
１）と第２の量子ドット部（例えば第２の量子ドット部
１２）とで構成された基本構造を備え、前記第１の量子
ドット部中には入射光（例えば書き込みの入射光ｈν）
に依って生成された電子・正孔対のうちの電子を保持す
る第１の量子ドット（例えば第１の量子ドット１１Ｄ）
を含み且つ前記第２の量子ドット部中には前記電子・正
孔対のうち前記バリヤ層をトンネリングしてきた正孔を
保持する第２の量子ドット（例えば第２の量子ドット１
２Ｄ）を含むことを特徴とするか、或いは、
ホール・バーニング・メモリでは、 （１）バリヤ層（例えばバリヤ層１３）を介して積層さ
れた第１の量子ドット部（例えば第１の量子ドット部１
１）と第２の量子ドット部（例えば第２の量子ドット部
１２）とで構成された基本構造を備え、前記第１の量子
ドット部中には入射光（例えば書き込みの入射光ｈν）
に依って生成された電子・正孔対のうちの電子を保持す
る第１の量子ドット（例えば第１の量子ドット１１Ｄ）
を含み且つ前記第２の量子ドット部中には前記電子・正
孔対のうち前記バリヤ層をトンネリングしてきた正孔を
保持する第２の量子ドット（例えば第２の量子ドット１
２Ｄ）を含むことを特徴とするか、或いは、
【００２５】（２）前記（１）に於いて、バリヤ層をト
ンネリングしてきた正孔を保持する第２の量子ドットが
タイプ２の量子ドットであることを特徴とするか、或い
は、
ンネリングしてきた正孔を保持する第２の量子ドットが
タイプ２の量子ドットであることを特徴とするか、或い
は、
【００２６】（３）前記（１）又は（２）に於いて、バ
リヤ層をトンネリングしてきた正孔を保持する第２の量
子ドットの吸収エネルギが光を吸収して電子・正孔対を
生成する第１の量子ドットの吸収エネルギに比較して大
きいことを特徴とする。
リヤ層をトンネリングしてきた正孔を保持する第２の量
子ドットの吸収エネルギが光を吸収して電子・正孔対を
生成する第１の量子ドットの吸収エネルギに比較して大
きいことを特徴とする。
【００２７】前記手段を採ることに依り、多数の量子ド
ットに書き込みを行なっても、ポテンシャルの関係で書
き込みが難しくなる旨の問題が発生することはなくな
り、記憶密度が高い半導体フォト・ホール・バーニング
・メモリを実現させることができる。
ットに書き込みを行なっても、ポテンシャルの関係で書
き込みが難しくなる旨の問題が発生することはなくな
り、記憶密度が高い半導体フォト・ホール・バーニング
・メモリを実現させることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】本発明の原理を説明する為に用い
た図１に見られる半導体フォト・ホール・バーニング・
メモリを一実施の形態として具体的に説明する。
た図１に見られる半導体フォト・ホール・バーニング・
メモリを一実施の形態として具体的に説明する。
【００２９】第１の量子ドット１１Ｄは直径２０〔ｎ
ｍ〕程度のＩｎＡｓドットからなっていて、ＧａＡｓ基
板上に於けるＳＫ成長モードで自己形成することができ
る。
ｍ〕程度のＩｎＡｓドットからなっていて、ＧａＡｓ基
板上に於けるＳＫ成長モードで自己形成することができ
る。
【００３０】第２の量子ドット１２Ｄは直径２０〔ｎ
ｍ〕程度、ｘ値が０．４程度のＡｌxＧａ1-x Ｓｂドッ
トからなっていて、同じく、ＧａＡｓ基板上に於けるＳ
Ｋ成長モードで自己形成することができる。
ｍ〕程度、ｘ値が０．４程度のＡｌxＧａ1-x Ｓｂドッ
トからなっていて、同じく、ＧａＡｓ基板上に於けるＳ
Ｋ成長モードで自己形成することができる。
【００３１】バリヤ層１３は厚さが例えば５〔ｎｍ〕程
度のＧａＡｓからなっていて、第１の量子ドット部１
１、第２の量子ドット部１３、バリヤ層１３が一組とな
って基本構造を構成し、この基本構造を１０組程度積層
してあり、各組の間には例えば３０〔ｎｍ〕程度のＧａ
Ａｓからなるバリヤ層が介在している。
度のＧａＡｓからなっていて、第１の量子ドット部１
１、第２の量子ドット部１３、バリヤ層１３が一組とな
って基本構造を構成し、この基本構造を１０組程度積層
してあり、各組の間には例えば３０〔ｎｍ〕程度のＧａ
Ａｓからなるバリヤ層が介在している。
【００３２】
【発明の効果】本発明に依る半導体ホール・バーニング
・メモリに於いては、バリヤ層を介して積層された第１
の量子ドット部と第２の量子ドット部とで構成された基
本構造を備え、第１の量子ドット部中には入射光に依っ
て生成された電子・正孔対のうちの電子を保持する第１
の量子ドットを含み且つ第２の量子ドット部中には電子
・正孔対のうちバリヤ層をトンネリングしてきた正孔を
保持する第２の量子ドットを含んでいる。
・メモリに於いては、バリヤ層を介して積層された第１
の量子ドット部と第２の量子ドット部とで構成された基
本構造を備え、第１の量子ドット部中には入射光に依っ
て生成された電子・正孔対のうちの電子を保持する第１
の量子ドットを含み且つ第２の量子ドット部中には電子
・正孔対のうちバリヤ層をトンネリングしてきた正孔を
保持する第２の量子ドットを含んでいる。
【００３３】前記構成を採ることに依り、多数の量子ド
ットに書き込みを行なっても、ポテンシャルの関係で書
き込みが難しくなる旨の問題が発生することはなくな
り、記憶密度が高い半導体フォト・ホール・バーニング
・メモリを実現させることができる。
ットに書き込みを行なっても、ポテンシャルの関係で書
き込みが難しくなる旨の問題が発生することはなくな
り、記憶密度が高い半導体フォト・ホール・バーニング
・メモリを実現させることができる。
【図１】本発明の原理を説明する為の半導体フォト・ホ
ール・バーニング・メモリを表す要部切断斜面図であ
る。
ール・バーニング・メモリを表す要部切断斜面図であ
る。
【図２】本発明に依る半導体フォト・ホール・バーニン
グ・メモリに於ける基本構造のエネルギ・バンド・ダイ
ヤグラムである。
グ・メモリに於ける基本構造のエネルギ・バンド・ダイ
ヤグラムである。
【図３】ＩｎＡｓ自己形成ドットを用いたフォト・ホー
ル・バーニング・メモリの動作について説明する為のエ
ネルギ・バンド・ダイヤグラムである。
ル・バーニング・メモリの動作について説明する為のエ
ネルギ・バンド・ダイヤグラムである。
１１ 第１の量子ドット部 １１Ｄ 第１の量子ドット １２ 第二量子ドット部 １２Ｄ 第２の量子ドット １３ バリヤ層
Claims (3)
- 【請求項１】バリヤ層を介して積層された第１の量子ド
ット部と第２の量子ドット部とで構成された基本構造を
備え、 前記第１の量子ドット部中には入射光に依って生成され
た電子・正孔対のうちの電子を保持する第１の量子ドッ
トを含み且つ前記第２の量子ドット部中には前記電子・
正孔対のうち前記バリヤ層をトンネリングしてきた正孔
を保持する第２の量子ドットを含むことを特徴とする半
導体フォト・ホール・バーニング・メモリ。 - 【請求項２】バリヤ層をトンネリングしてきた正孔を保
持する第２の量子ドットがタイプ２の量子ドットである
ことを特徴とする請求項１記載の半導体フォト・ホール
・バーニング・メモリ。 - 【請求項３】バリヤ層をトンネリングしてきた正孔を保
持する第２の量子ドットの吸収エネルギが光を吸収して
電子・正孔対を生成する第１の量子ドットの吸収エネル
ギに比較して大きいことを特徴とする請求項１或いは２
記載の半導体フォト・ホール・バーニング・メモリ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9211665A JPH1154715A (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | 半導体フォト・ホール・バーニング・メモリ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9211665A JPH1154715A (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | 半導体フォト・ホール・バーニング・メモリ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1154715A true JPH1154715A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16609575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9211665A Withdrawn JPH1154715A (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | 半導体フォト・ホール・バーニング・メモリ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1154715A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004235329A (ja) * | 2003-01-29 | 2004-08-19 | Fujitsu Ltd | 量子半導体装置及びその製造方法 |
| WO2006097976A1 (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Fujitsu Limited | 量子デバイス、その制御方法及びその製造方法 |
| KR100652135B1 (ko) | 2005-06-23 | 2006-11-30 | 한양대학교 산학협력단 | 안정된 다층 양자점을 가지는 유기 비휘발성 메모리 소자및 이의 제조 방법 |
-
1997
- 1997-08-06 JP JP9211665A patent/JPH1154715A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004235329A (ja) * | 2003-01-29 | 2004-08-19 | Fujitsu Ltd | 量子半導体装置及びその製造方法 |
| JP4737919B2 (ja) * | 2003-01-29 | 2011-08-03 | 富士通株式会社 | 量子半導体装置 |
| WO2006097976A1 (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Fujitsu Limited | 量子デバイス、その制御方法及びその製造方法 |
| JPWO2006097976A1 (ja) * | 2005-03-11 | 2008-08-21 | 富士通株式会社 | 量子デバイス、その制御方法及びその製造方法 |
| US7880162B2 (en) | 2005-03-11 | 2011-02-01 | Fujitsu Limited | Quantum device, control method thereof and manufacturing method thereof |
| JP4688868B2 (ja) * | 2005-03-11 | 2011-05-25 | 富士通株式会社 | 量子デバイス、その制御方法及びその製造方法 |
| KR100652135B1 (ko) | 2005-06-23 | 2006-11-30 | 한양대학교 산학협력단 | 안정된 다층 양자점을 가지는 유기 비휘발성 메모리 소자및 이의 제조 방법 |
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