JPS63281464A - Resonance-tunnelling transistor - Google Patents
Resonance-tunnelling transistorInfo
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- JPS63281464A JPS63281464A JP11782187A JP11782187A JPS63281464A JP S63281464 A JPS63281464 A JP S63281464A JP 11782187 A JP11782187 A JP 11782187A JP 11782187 A JP11782187 A JP 11782187A JP S63281464 A JPS63281464 A JP S63281464A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、ペテロ構造を有する共鳴トンネル・トランジ
スタに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a resonant tunneling transistor having a Peter structure.
（従来の技術）
従来、電子の共鳴トンネル現象を利用したトランジスタ
として、第３図に示すエネルギ帯図のものがある。エミ
ッタ１とベース２との間及びベース２とコレクタ３との
間には、同じ厚さのポテンシャル障壁４が２個あり、こ
の障壁４の厚さは、電子がトンネル現象によって通電で
きるように数十又程度であり、ベースの厚さも電子の散
乱などを少なくするために、やはり数十又程度とならて
いる。(Prior Art) Conventionally, as a transistor that utilizes the resonance tunneling phenomenon of electrons, there is a transistor having an energy band diagram shown in FIG. There are two potential barriers 4 of the same thickness between the emitter 1 and the base 2 and between the base 2 and the collector 3. The thickness of the base is also about several tens of prongs in order to reduce scattering of electrons.
このトランジスタの動作は次のようになる。The operation of this transistor is as follows.
エミッタ１からコレクタ３への電子の移動は、共鳴トン
ネル現象によって行なわれ、ベース２の電位がいくつか
のある値のときに限シ、この共鳴トンネルが可能となり
、その他の電位のときは、電子の移動は起こらない。従
って、エミッタ・コレクタ間に所定の電位差を設けてお
き、ベース電位を制御することによシ、コレクタ電流を
変化させることができる。雑誌［アプライド拳フィジク
ス・レター（Ａｐｐｔ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 ）
Ｊ 、 Ｖｏ１４６、（１９８５）、１６７頁のジョ
ガイ（Ｊｏｇａｉ ）による論文参照〇
この従来の方法では、ベース電極を設けるために、ベー
ス２に不純物を導入する必要があるが、その後の研究に
よシ、このポテンシャル井戸となるベース部分に不純物
をドープすると電子の散乱等により、共鳴トンネル現象
がぼかされてしまい、共鳴トンネルが起こる時と、起こ
らない時のエミ、りからコレクタへの電流の比が小さく
なることが明らかになってきた。The movement of electrons from the emitter 1 to the collector 3 is carried out by resonant tunneling, and this resonant tunneling is possible only when the potential of the base 2 has some certain values, and at other potentials, the electrons no movement occurs. Therefore, by providing a predetermined potential difference between the emitter and the collector and controlling the base potential, the collector current can be changed. Magazine [Applied Fist Physics Letters (Appt, Phys, Lett, )
J, Vo146, (1985), p. 167, by Jogai. In this conventional method, it is necessary to introduce an impurity into the base 2 in order to provide a base electrode, but subsequent research If the base part, which becomes this potential well, is doped with impurities, the resonant tunneling phenomenon will be obscured by electron scattering, etc., and the ratio of the current from the emitter to the collector when resonant tunneling occurs and when it does not occur. It has become clear that the
（発明が解決しようとすり問題点）
このように従来の方法による共鳴トランジスタは、電流
制御性がよくないことがわがシ、またペース厚が薄いた
めに、ベース抵抗が大きくなるという欠点があった。(Problems that the invention attempts to solve) As described above, resonant transistors manufactured using conventional methods have the disadvantage that current controllability is not good, and that the base resistance is large due to the thinness of the paste. .
このように従来の共鳴トンネル・トランジスタは、ポテ
ンシャルの井戸部分にベース電極をとる必要があるので
、この井戸部分に不純物をドープしており、そのため電
子が不純物に散乱され共鳴トンネルトランジスタの基本
となる共鳴トンネル現象が弱められており、トランジス
タ動作にとって大きな欠点になっている。In this way, conventional resonant tunnel transistors require a base electrode in the potential well, so this well is doped with impurities, which causes electrons to be scattered by the impurities, forming the basis of a resonant tunnel transistor. Resonant tunneling is weakened, which is a major drawback for transistor operation.
本発明の目的は、このような欠点を除き、電子の不純物
散乱による影響をなくシ、共鳴トンネル現象の劣化を起
こさずに、ベース電極をとることのできるようにした共
鳴トンネル・トランジスタを提供することにある。An object of the present invention is to provide a resonant tunnel transistor which eliminates the above drawbacks, eliminates the influence of impurity scattering of electrons, and allows a base electrode to be formed without causing deterioration of the resonant tunneling phenomenon. There is a particular thing.
（間鱈解決するだめの手段）
本発明の共鳴トンネルトランジスタの構成は、第１の真
性半導体およびこの第１？真性半導体の荷電子帯の上端
エネルギよシ低い伝導帯の下端エネルギをもった第２の
真性半導体を、第２．第１および第２の各真性半導体の
順に組合せ、または第１１第２および第１の各真性半導
体の順に組合せ、かつこれら第１および第２の各真性半
導体の間がそれぞれこれら第１および第２の各真性半導
体の組成を連続的に変化させた合金とした第１、または
第２の構造からな）、この第１の構造の場合前記第１の
真性半導体の厚さを、前記第２の構造の場合前記第２の
真性半導体の厚さを、そこの電子エネルギ準位が離散的
となる程度の厚さとし、これら各構造の両端の真性半導
体にエミッタ電極およびコレクタ電極を設け、中央の真
性半導体にベース電極を設けたことを特徴とする。(Means for Solving Problems) The structure of the resonant tunnel transistor of the present invention includes a first intrinsic semiconductor and a first semiconductor. A second intrinsic semiconductor having a conduction band lower end energy that is lower than the valence band upper end energy of the intrinsic semiconductor. The first and second intrinsic semiconductors are combined in this order, or the eleventh and second intrinsic semiconductors are combined in this order, and the first and second intrinsic semiconductors are arranged between the first and second intrinsic semiconductors, respectively. In the case of the first structure, the thickness of the first intrinsic semiconductor is changed from the thickness of the first intrinsic semiconductor to the second structure. In the case of a structure, the thickness of the second intrinsic semiconductor is set to such a thickness that the electron energy levels therein become discrete, an emitter electrode and a collector electrode are provided on the intrinsic semiconductors at both ends of each of these structures, and the central intrinsic semiconductor is provided with an emitter electrode and a collector electrode. It is characterized in that a base electrode is provided on the semiconductor.
（作用）
本発明の共鳴トンネルトランジスタは、２種類の真性半
導体Ａ、Ｂを用いて不純物のドーピングを行なっていな
い。この真性半導体Ａ及びこの真性半導体Ａの荷電子帯
の上端エネルギーよシ低い伝導帯の下端エネルギをもつ
真性半導体Ｂを、 Ｂ −Ａ−ＢまたはＡ−Ｂ−Ａの順
に組合わせ、Ａ−Ｂ間がＡとＢの合金によって連続的に
組成を変えた構成にしている。(Function) The resonant tunnel transistor of the present invention uses two types of intrinsic semiconductors A and B and is not doped with impurities. This intrinsic semiconductor A and an intrinsic semiconductor B having a conduction band lower end energy lower than the valence band upper end energy of this intrinsic semiconductor A are combined in the order of B-A-B or A-B-A, and A-B The composition is continuously changed depending on the alloy between A and B.
５Ｘ−
従って、Ｂ−Ａ−Ｈの組合わせの場合は、真性半導体Ａ
の荷電子帯の電子が真性半導体Ｂの伝導帯に移動し、半
導体Ｂに電子、半導体Ａにホールが形成される。また、
半導体Ａの領域はホールにとって、ポテンシャルの井戸
となるために、数１０Ｘ程度にすると、０．０５ｅＶ程
度間隔のホールの量子化準位が形成される。とのＢ−Ａ
−Ｂの組合せの場合、半導体Ｂの一方をエミ、り、他方
をコレクタ、半導体Ａをベースとし、エミッタ、コレク
タ間に電位差を与えると、電子はエミツタからベースの
ホールのエネルギ準位を通ってコレクタへと移動するが
、その際に、エミッタからベース。5X- Therefore, in the case of the combination B-A-H, the intrinsic semiconductor A
Electrons in the valence band move to the conduction band of the intrinsic semiconductor B, and electrons are formed in the semiconductor B and holes are formed in the semiconductor A. Also,
Since the region of the semiconductor A becomes a potential well for holes, when it is made about several tens of times, hole quantization levels are formed at intervals of about 0.05 eV. B-A with
-B, one side of semiconductor B is the emitter, the other is the collector, semiconductor A is the base, and when a potential difference is applied between the emitter and collector, electrons pass from the emitter through the hole energy level of the base. It moves from the emitter to the base while moving to the collector.
ベースも１らコレクタへの移動は、共鳴トンネル現象を
利用している。The movement from the base to the collector utilizes resonance tunneling.
、このベース電位を変化させることによシ、共鳴トンネ
ルが起こる時と、起こらない時があシ、ペース電位によ
ってこれを制御できる。すなわち、ベース電位によって
コレクタ電流を制御できることになる。By changing this base potential, there are times when resonant tunneling occurs and times when it does not occur, and this can be controlled by the pace potential. In other words, the collector current can be controlled by the base potential.
また、ベースに不純物をドープしていないため６一
に、ベースでの不純物散乱がなく共鳴トンネル現象が弱
められることはない。この共鳴トンネル拳トランジスタ
は、エミッタからコレクタまでの距離を】ｏｏｌ程度ま
で小さくできるために、電子の通電時間を１ピコ秒以下
にでき、超高速のトランジスタが得られる。Furthermore, since the base is not doped with impurities, there is no impurity scattering in the base, and the resonance tunneling phenomenon is not weakened. In this resonant tunnel fist transistor, since the distance from the emitter to the collector can be reduced to about ]oool, the electron conduction time can be reduced to 1 picosecond or less, and an ultrahigh-speed transistor can be obtained.
（実施例） 次に図面によシ本発明の詳細な説明する。(Example) Next, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.
第１図は本発明の第１の実施例の共鳴トンネルトランジ
スタのエネルギ帯同である。使用する半導体材料として
は、エミッタ及びコレクタにＩｎＡｓベースにＩｎ８ｂ
を用い、エミ、り・ベース間及びベース・コレクタ間は
ＩｎＡｓＳｂの合金によって形成する。この場合、ベー
スのＩｎ８ｂの荷電子帯の電子の一部はエミッタとコレ
クタの伝導帯に移動し、ベースにはホール、エミッタ及
びコレクタには電子が形成される。エミ、ンタからコレ
クタへ共鳴トンネルによって電子が移動するが、その際
に、電子はベースのホールの準位を通過するため、ベー
ス電位によシこの電流を制御できる。FIG. 1 shows the energy band distribution of a resonant tunnel transistor according to a first embodiment of the present invention. The semiconductor materials used are InAs-based and In8b for the emitter and collector.
An alloy of InAsSb is used between the emitter, the base and the base, and between the base and the collector. In this case, some of the electrons in the valence band of In8b in the base move to the conduction bands of the emitter and collector, forming holes in the base and electrons in the emitter and collector. Electrons move from the emitter and the collector to the collector by resonant tunneling, but at this time, the electrons pass through the hole level of the base, so this current can be controlled by the base potential.
なお、この他の材料としては、ベースにＩｎＡｓ。Note that other materials include InAs for the base.
二ミνり及びコレクタにＧａｒｂを用いる場合が掲げら
れる。A case is mentioned in which Garb is used for the diode and the collector.
第２図は本発明の第２の実施例のエネルギ帯同である。FIG. 2 shows the energy band diagram of the second embodiment of the present invention.
この場合は、ＰｎＰ型の共鳴トンネルトランジスタを示
し、材料はベースＩｃ ＩｎＡｓ 、 ｘ ミ、り及び
コレクタにＩｎＳｂやＧａｒｂを用いる場合が掲げられ
る。In this case, a PnP type resonant tunnel transistor is shown, and the materials include InSb and Garb for the base IcInAs, x-mi, and collector.
（発明の効果）
以上説明したように、本発明による共鳴トンネル・トラ
ンジスタは、共鳴トンネル現象を弱めることなく、ベー
ス電極を形成することができる。(Effects of the Invention) As explained above, in the resonant tunnel transistor according to the present invention, the base electrode can be formed without weakening the resonant tunneling phenomenon.
エミッタからコレクタまでの距離は、１００Ｘ程度にす
ることができるだめ、高速動作のトランジスタが得られ
る。Since the distance from the emitter to the collector can be made approximately 100X, a transistor with high speed operation can be obtained.
第１図及び第２図は本発明の第１および第２の実施例の
ｎＰｎ型及びＰｎＰ型の共鳴トンネル・トランジスタの
エネルギ帯同、第３図は従来の共鳴トンネル・トランジ
スタの一例のエネルギ帯同である。
１・・・・・・エミッタ、２・・・・・・ベース、３・
・・・・・コレクタ、４・・・・・・ポテンシャル障壁
。
代理人 弁理士 内 原 晋′、ヲー騰４′1 and 2 show the energy bands of nPn type and PnP type resonant tunnel transistors according to the first and second embodiments of the present invention, and FIG. 3 shows the energy bands of an example of a conventional resonant tunnel transistor. be. 1...Emitter, 2...Base, 3...
...Collector, 4...Potential barrier. Agent: Patent Attorney Susumu Uchihara, Woten 4'
Claims (1)
子帯の上端エネルギにより低い伝導帯の下端エネルギを
もった第２の真性半導体を、第２，第１および第２の各
真性半導体の順に組合せ、または第１，第２および第１
の各真性半導体の順に組合せ、かつこれら第１および第
２の各真性半導体の間がそれぞれこれら第１および第２
の各真性半導体の組成を連続的に変化させた合金とした
第１、または第２の構造からなり、この第１の構造の場
合前記第１の真性半導体の厚さを、前記第２の構造の場
合前記第２の真性半導体の厚さを、そこの電子エネルギ
準位が離散的となる程度の厚さとし、これら各構造の両
端の真性半導体にエミッタ電極およびコレクタ電極を設
け、中央の真性半導体にベース電極を設けたことを特徴
とする共鳴トンネルトランジスタ。A first intrinsic semiconductor and a second intrinsic semiconductor having a conduction band lower end energy lower than the valence band upper end energy of the first intrinsic semiconductor are arranged in the order of the second, first and second intrinsic semiconductors. combination, or first, second and first
The respective intrinsic semiconductors are combined in order, and the spaces between the first and second intrinsic semiconductors are the first and second intrinsic semiconductors, respectively.
The thickness of the first intrinsic semiconductor is the same as that of the second structure. In the case of , the thickness of the second intrinsic semiconductor is such that the electron energy levels therein become discrete, an emitter electrode and a collector electrode are provided on the intrinsic semiconductors at both ends of each of these structures, and the central intrinsic semiconductor is provided with an emitter electrode and a collector electrode. A resonant tunnel transistor characterized by having a base electrode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11782187A JPS63281464A (en) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | Resonance-tunnelling transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11782187A JPS63281464A (en) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | Resonance-tunnelling transistor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63281464A true JPS63281464A (en) | 1988-11-17 |
Family
ID=14721088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11782187A Pending JPS63281464A (en) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | Resonance-tunnelling transistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63281464A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0545381A2 (en) * | 1991-12-02 | 1993-06-09 | Nec Corporation | Tunneling transistor |
| WO2001031685A3 (en) * | 1999-10-28 | 2002-01-10 | Hrl Lab | InPSb/InAs BJT DEVICE AND METHOD OF MAKING |
-
1987
- 1987-05-13 JP JP11782187A patent/JPS63281464A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0545381A2 (en) * | 1991-12-02 | 1993-06-09 | Nec Corporation | Tunneling transistor |
| EP0545381A3 (en) * | 1991-12-02 | 1994-02-02 | Nec Corp | |
| WO2001031685A3 (en) * | 1999-10-28 | 2002-01-10 | Hrl Lab | InPSb/InAs BJT DEVICE AND METHOD OF MAKING |
| US6482711B1 (en) | 1999-10-28 | 2002-11-19 | Hrl Laboratories, Llc | InPSb/InAs BJT device and method of making |
| US6806512B2 (en) | 1999-10-28 | 2004-10-19 | Hrl Laboratories, Llc | InPSb/InAs BJT device and method of making |
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