JPS61161774A - ダイオ−ド - Google Patents

ダイオ−ド

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JPS61161774A
JPS61161774A JP60002391A JP239185A JPS61161774A JP S61161774 A JPS61161774 A JP S61161774A JP 60002391 A JP60002391 A JP 60002391A JP 239185 A JP239185 A JP 239185A JP S61161774 A JPS61161774 A JP S61161774A
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JP
Japan
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layer
type
diode
active layer
utilized
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Pending
Application number
JP60002391A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Iwata
岩田　普
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS61161774A publication Critical patent/JPS61161774A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • 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
    • H01L29/151—Compositional structures
    • H01L29/152—Compositional structures with quantum effects only in vertical direction, i.e. layered structures with quantum effects solely resulting from vertical potential variation
    • H01L29/155—Comprising only semiconductor materials
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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
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861—Diodes
    • H01L29/88—Tunnel-effect diodes

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】 （産業上の利用分野） 本発明はダイオードに関する。
（従来技術とその問題点） 従来開発されたダイオードとして第３図に示すようなト
ンネルダイオードがあり、不純物濃度が１０１＠ｃＭ″
″８と非常に大きなｐ型半導体層３１．及びｎ型半導体
層３２とから構成されている。トンネルダイオードは、
その電流電圧特性に負性抵抗を示し、高周波数領域での
発振器や増幅器として非常に優れた特性を示す。
しかしながら、トンネルダイオードは電圧制御型の素子
であり、負性抵抗領域が数百ｍＶ以下にあるため、電圧
値の小さい安定なバイアス電圧が必要であり、取り扱い
が容易ではないという欠点を持っていた。また、高濃度
の不純物半導体層を必要とするため、他のトランジスタ
などとの集積化がむずかしいという欠点を持っていた。
また、キャリアのトンネルが可能となるためにｐｎ接合
面での空乏層の厚さが非常に小さくなければならず、キ
ャリアの発光再結合による光出力信号を得るような半導
体発光素子に応用することができないという欠点を持っ
ていた。
また、従来開発されたダイオードとして、ツェナーダイ
オードがある。ツェナーダイオードは非常に簡便に定電
圧源として非常に有用であるか、大きな電流を得ること
ができないという欠点、また１〜３ｖといった低い電圧
を得にくいという欠点を持っていた。
（発明の目的） 本発明は、このような欠点を除去した、半４不装＋ｔを
提供することにある。
（発明の構成） 本発明のダイオードとは、少なくとも多層の半導体層か
らなる超格子構造からなる活性ｌｉｔと、この活性層に
隣接するｐ型半導体層とｎ型半導体層の３層を有し、前
記超格子構造を構成する各層の厚さ及び超格子構造全体
の厚さを電流−電圧特性において微分低抵抗値がゼロに
近い値いまたは負の値となる領域が存在するように設定
した構成となっている。
（発明の作用・原理） 本発明は、上述の構成をとることにより、従来設け、こ
の活性層に隣接してｐ型半導体層及びｎ型半導体層を設
けることにより、活性層に正孔及ものとなる。この分布
は量子力学的な効果によるものであり、分布が活性層内
の位置によって異なっても、拡散電流を生み出すことは
ない。このため活性層の電気特性は活性層内に分布する
正孔及び電子の数に強く依存しており、等唾的な抵抗値
は、活性層を流れる電流値が大きくなるに従ってどんど
ん小さくなっていく。このためｐ型半導体層とｎ型半導
体層で狭んだ構造の電流電圧特性は、微分抵抗値が電流
が小さくなるに従ってどんどん小さくなり、ついには負
の値となってＩ、まう。負性抵抗が現われる要因は、電
位分布が存在する場合の超格子において、エネルギーの
高いキャリアはど超格子内に大きく広がっており、自ら
超格子内の電位分布を一様にしようという効果があるか
らである。言葉をかえていうと、超格子を流れる電流が
増えると、キャリアの分布が変化し、これが電位分布を
小さくしようと働き、再び電流を増加させるという正帰
還が働くためである。
この正帰還の程度は超格子の構造に強く依存しており、
必要に応じて負性抵抗の大きさを変化させることができ
る。
ちなみに、本発明の構造に類似しているＭＱＷ構造が半
導体レーザにおいて知られている。しかし従来のＭＱＷ
構造は本発明と比べて、ＭＱＷを構成する各層の厚さ及
び全体の厚さが薄く（例えば量子井戸層厚１２０Ｘ、バ
リア層厚３０Ｘ、全体は１５０ＡＸ５である）、本発明
でみられるような負性抵抗は現われない。
（実施例） 次に図面を参照して本発明の実施例について説明するっ 第１図は一実施例を示す断面図で、ｎ型ＧａＡｓからな
る基板１０上に結晶成長したｎ型ＧａＡｓからなるバッ
ファ一層１１、ｎ型Ａｌ　Ｏ，４Ｇａ　Ｏ，６ＡＳ　　
からなるｎ型半導体層１２、（）ａＡｓ層（厚さ２０Ｘ
）１３とＡｌ　ｘＧａ　１−、Ａｓ層（Ｘ＝０．２）（
厚さ２０Ｘ）１４．２５周期の超格子からなる活性層１
５、ｐ型ＡＩ０，４Ｇａｏ、６ＡｓからなるＰ型半導体
層１６、Ｐ型Ｃ＋ａＡｓからなるキャップ層１７、及び
Ｐ’ｌ［ｉ＠１．８　　ｎｌｉ極１極小９構成されてい
る。
第２図にチップサイズ１００μｍＸ３００μｍの場合の
電流電圧特性を示す。電流制御形の負性抵抗を示してお
り１０ｎＡ以上の範囲で負性抵抗となっている。このダ
イオードは発撮器や増幅器として用いることができた。
また１５０ｍＡ以上の範囲で優れた定電圧源となった。
また、この構造を半導体レーザの活性層に用いた素子で
は閾値電流密度４　ＫＡ７−でレーザ発振した。
また、この構造を発光ダイオードの活性層に用い、浸れ
た特性を得た。また負性抵抗の領域で発振動作を行ない
、光出力を変調し、艮好な特性を得た。
また、この構造を受光素子の活性層に用い、高速応答の
受光素子を得た。
不実施例ではＡｌＧａＡｓ系の混晶を用いたが他の半導
体材料を用いてもよい。
（発明の効果） 本発明によれば、電流制御形の負性抵抗素子が得られ、
また、半導体レーザ等に用いて優れた半導体装置が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は実施
例の電流−電圧特性を示すグラフである。 第３図は従来のトンネルダイオードの断面図である。図
において １０・・・基板、　１１・・・バッファ一層　１２・・
・ｎｆｉ半導体層　１３　・＝　ｔＪａＡｓ　Ｉｉ＃　
　１４−　ＡｌＧａＡｓ層１５・・・活性層　１６・・
・Ｐ型半導体１−１７・・・キヤツプ層　１８・・・Ｐ
ｌを極　１９・・・ｎ電極　３１・・・ｎ型半導体層　
３２・・・ｎ型半導体層 である。 ゛！′″埋人弁−−１，、１；ｑ　、１．シ　　　臂゛
第１図 第２図 へ 第３図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　少なくとも多層の半導体層からなる超格子構造からな
    る活性層と、この活性層に隣接するｐ型半導体層とｎ型
    半導体層の３層を有し、前記超格子構造を構成する各層
    の厚さ及び超格子構造全体の厚さを電流−電圧特性にお
    いて微分抵抗値がゼロに近い値いまたは負の値となる領
    域が存在するように設定したことを特徴とするダイオー
    ド。
JP60002391A 1985-01-10 1985-01-10 ダイオ−ド Pending JPS61161774A (ja)

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JP60002391A JPS61161774A (ja) 1985-01-10 1985-01-10 ダイオ−ド

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JPS61161774A true JPS61161774A (ja) 1986-07-22

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JP60002391A Pending JPS61161774A (ja) 1985-01-10 1985-01-10 ダイオ−ド

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JP (1) JPS61161774A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH023142A (ja) * 1987-11-05 1990-01-08 American Teleph & Telegr Co <Att> 半導体デバイス装置
EP1009034A1 (en) * 1997-04-10 2000-06-14 Binghui Li Semiconductor quantum oscillation device

Cited By (3)

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JPH023142A (ja) * 1987-11-05 1990-01-08 American Teleph & Telegr Co <Att> 半導体デバイス装置
EP1009034A1 (en) * 1997-04-10 2000-06-14 Binghui Li Semiconductor quantum oscillation device
EP1009034A4 (en) * 1997-04-10 2002-11-27 Binghui Li SEMICONDUCTOR QUANTUM OSCILLATOR ARRANGEMENT

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