JPS583277A - 半導体共鳴トンネル３極装置 - Google Patents

半導体共鳴トンネル３極装置

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JPS583277A
JPS583277A JP1651882A JP1651882A JPS583277A JP S583277 A JPS583277 A JP S583277A JP 1651882 A JP1651882 A JP 1651882A JP 1651882 A JP1651882 A JP 1651882A JP S583277 A JPS583277 A JP S583277A
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Application number
JP1651882A
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レオ・エサキ
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International Business Machines Corp
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International Business Machines Corp
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Publication date
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/7606—Transistor-like structures, e.g. hot electron transistor [HET]; metal base transistor [MBT]

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高速度半導体スイッチング装置に関するっ ３甑管形３端子即ちトランジスタ型の半導体装置はより
短いスイッチング時間を与える様に進歩してきた。しか
しながらパフォーマンスが増大するにつれて拡散による
少数キャリアの運動を含む標準モード動作は著しい制約
の増大となっている。
ホット電子流としての多数キャリア運動を含む装置及び
量子力学的トンネール運動を含む装置は速度ｍａｔ約束
するものとして注目ｔ６びている。
この技術分野に現われた１つのこの様な装置は金属と酸
化物が交代する５つのＷｌｌ音響装置ある。
この装置はホット電子の流れによるキャリアの移動を与
え、Ｐｒｏｃ、　　Ｉ　ＲＥ、　Ｖｏｌ、　４８　、　
Ａ３５９．１９６ｏ及びＪｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ　　Ａ
ｐｐＨｅｄＰ　ｈ　Ｙ　ｓｉ　ｃ　ｓ　ｔ　Ｖ　ｏ　１
　ｓ　５２、ｐ、６４６．１９６１に開示されているっ
この様な装置は高速度移動を約束するが、解決を必要と
する製造上の問題が存在する。
結晶装置層、添加率変動及びパイ、アスが協動して共鳴
敞子力学トンネル現象によ多制御０Ｔ能な多数キャリア
の流れを可能とする三極半導体装置の構造体原理が与え
られろう 共鳴トンネル現象はＡｐｐｌｉｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌａ！ｚａｒｓ％Ｖｏ１．２４　、４１２．１９７４年
６月１５日に報告された。適切な条件の下におけるこの
型のキャリア移動においては、キャリアはすべての場所
で同一運動量を有し、フォノン遷移は含まれない。
本発明に従って、電位の井戸が２つの同一トンネル障壁
間に生じ、電位の井戸及び障壁の良さの寸法の条件が与
えられ、制御電極が上記電位の井戸の領域に与えられ、
フェルミ準位に関連する特定バイアスが確立され、これ
等が組合されて共鳴トンネル現象によるキャリア移動を
含む３端子装置が与えられる。本発明の装置において、
電位の井戸領域中には２つの準安定エネルギ状態が存在
し、最大の移動が生じるバイアス電圧はエネルギ状態値
の約２倍の値にある。仁の条件の下に、多数キャリアは
両瞳壁を通してくぐりぬけ、出力即ちコレクタ電流対コ
レクタ電圧変動は適切なバイアス・レベルにおいてかな
りのピークを示し、導通は電位の井戸領域に印加される
信号によって制御される。
第１図を参照するに本発明の共鳴トンネル半導体装置が
与えられているっ 電子の万が移動度が高く、多くの装置は多数キャリア電
子を使用する様に構成されているので、μ下の論議及び
説明は電子の流れに向けられているが、この分野の技術
の専門家にとっては、正孔を多数キャリアとして使用す
る様に適切な置換がなされる事は以下述べられる原理か
ら明らかであろう。
装置は３端子装置中のエミッタ領域２の機能を遂行する
外部領域、ペース領域３の機能を遂行する電位の井戸領
域、及びコレクタ領域４のＦ！Ｉ能を遂行する外部領域
を有する雛結晶半導体基板１を有する。各領域は同一の
ｎ導電型を有する。オーミック・コンタクト５．６及び
７が夫ｈエミッタ領域、ペース領域及びコレクタ領域に
与えられる。
本発明に従って、装置は組合されて％ｉＪａ可能な共鳴
トンネル電流を生ずる多くの寸法上及びバイアス上の制
約を有する７ペース即ち電位の井戸領域３はトンネル現
象を示す多数キャリアがペースを通過してコレクタ障壁
に移動する際に減衰されず、高準位及び低準位の準安定
エネルギ準位を有する電位の井戸が確立される如き幅を
有するつエミッタ注入障壁及び収集（コレクタ）障壁は
第２図に示された如く幅及び高さが同一である。障壁は
量子力学的トンネル現象に適した幅及び屍さを有するも
のでなければならず、コレクタ及びペース上のバイアス
はフェルミ準位を高い方の準安定エネルギ準位に整タリ
させる如き高さのものでなければならない。
第２図を参照するに、エネルギ準位図が示されているっ
本発明に従い、電位の井戸即ちベース領域３は１０１　
の濃度に添加されたヒ化ガリウムであシ、５０オングス
トロームの幅を有するものであるつエミッタ領域２及び
コレクタ領域４は各ｈ１０杷オングストロームの厚さで
ｉ　［］１Ｑｏｎ−”の濃度に添加されたＧ　ａ　０３
　Ａ　Ｌ　□、７　Ａ　１１である。
この様な構造は分子ビーム・エピタキシャル（ＭＢＥ）
もしくは化学蒸着（ＣＶＤ）技法によって製造され得る
。
これ等の構造条件の下に、第２図中のペース領域−３中
にＥｆを記されたフェルミ準位は最下位準位の上略０，
１５電子ボルトの準位Ｋｌ）、オーミック・コンタクト
５及び７の近傍のエミッタ２及びコレクタ領域４のエネ
ルギ準位はフェルミ準位の近傍にある。
ペース領域３中において、Ｅｌと記された最低準安定状
態エネルギ準位はペース中の最低レベル上略０．０８電
子ボルトの準位にあり、最高の準安定準位Ｅ２の値は最
低準位の上略０．２８電子ボ九トの準位にある。Ｇ　ａ
　ａ３　Ａ　ｌ　ｏ、７Ａ　ｓ　−Ｇ　ａ　Ａ　ｓイノ
ターフェイスは１電子ボルト以下の同一の障壁を有する
。
第３図に示された如く、エミッタを基準電圧に、コレク
タにＶ　と記された略０．′５ボルトを、ペース３上に
ｖｂと記された略０．１３ボルトのバイアスを印加する
事によってペース３中のＥ２エネルギ１１！酢はエミッ
タ中のフェルミ準位と同一準位になシ、共鳴トンネル現
象はペースに印加される制副信号の側倒の下にエミッタ
からコレクタへキャリアの流れを与える。
第４図を次に参照するに、ベース電圧によるコレクタ電
流の変動のグラフが図示されている５図でベース電圧が
増大される時、ピーク電流領域が共鳴トンネル準位で生
ずる。
コレクタ電圧が０．３ボルトである好ましい実施例に対
する電流特上曲線は略０．１ボルト・ベース電圧で開始
し、略０．２ボルトで終るピークを示すっこのピークは
平均幅が約０．１３ボルトである。
以上ベース中の移動がトランジスタのエミッタ及びコレ
クタとして働く２障壁を通る多数キャリアの共鳴トンネ
ル現象による、３端子トランジスタ型装置が説明された
。
装置は同一導電型の５＠を有し、１０　枕台のスイッチ
ング速度を示すっ
【図面の簡単な説明】
第１図は３愼５端子即ちトランジスタ半導体装置の概略
図である。第２図及び第３図は夫に第１図の構造体に寸
法が関連付けられたエネルギ準位図”ｃｈる。第４図は
本発明の構造体中の共鳴トンネル現象のＴＦ５＋である
コレクタ電流中のピークを示した図である。 １・・・・単結晶半導体基板、２・・・・エミッタ領域
、６・・・・ベース領域、４・・・コレクタ領域。 出願　　人　インターナショナル・ビジネス・マシーノ
ズ・コーポレーション代理人　弁理士　　山　　　本　
　　仁　　　朗（外１名） 第１図 第２図 第８図 第４ＷＪ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第２１１の対同側に第１及び第３層を有する単結晶半導
    体基板であって、各１１は同一導電型のものであり、上
    記第１及び第３層は各り上記第２層と量子力学的トンネ
    ル現象を示す様な障壁を形成し、上記第２１ｉｉはその
    中に高準位及び低準位の準安定エネルギ準位の電位井戸
    が存在しフェルミ準位の下に上記低＃！位の準安定エネ
    ルギ準位が存在する様な適切な幅寸法及び添加率を有す
    るものと、上記第２及び第３層に電圧を印加して、上記
    高準位の亀安定エネルギ状態を上記第１１中のフェルミ
    準位に整列させる様に動作可能なバイアス装置とより成
    る半導体共鳴トンネル３極装置。
JP1651882A 1981-06-30 1982-02-05 半導体共鳴トンネル３極装置 Pending JPS583277A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US28014181A 1981-06-30 1981-06-30
US280141 1981-06-30

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JPS583277A true JPS583277A (ja) 1983-01-10

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ID=23071859

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JP1651882A Pending JPS583277A (ja) 1981-06-30 1982-02-05 半導体共鳴トンネル３極装置

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