KR100216545B1 - 고속 반도체 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고속 반도체 장치인 핫-일렉트론 포토트랜지스터에 관한 것으로서,
기판 위에 도전형의 콜렉터, 베이스, 및 에미터층이 순차로 형성되고, 상기 베이스층과 콜렉터층 사이에 콜렉터 전위 장벽층, 에미터층과 베이스층 사이에 에미터 전위 장벽층이 형성된 고속반도체 장치에서, 그 에미터 전위장벽구조를 적외선을 흡수(탐지)하는 다양한 크기의 양자점(또는 양자선) 어레이 조합 구조로 사용하고, 암전류를 감소시키는 블록킹 장벽층, 그리고 전위 변화를 흡수하는 전위변화 흡수층으로 구성되어 베이스층으로 핫-일렉트론을 투사하고, 또한 콜렉터 전위 장벽층을 특정 주파수에 의해 여기된 전자들만을 통과시키는 공진터널링 이중장벽구조와 암전류를 감소시키는 블록킹 장벽층, 그리고 전위 변화를 흡수하는 전위변화 흡수층으로 구성됨으로써, 넓은 영역의 적외선 탐지 기능을 부과하고, 탐지 적외선 파장의 해상도도 증가 시키며, 공진터널링 양자우물 구조와 블럭킹 장벽층을 이용하여, 일정 적외선 주파수 선택, 증폭 및 처리기능을 포함하고, 암전류의 감소를 유도할 수가 있고, 초고속 스위칭 장치 및 논리소자에서 응용할 수가 있는 것이다.
Description
본 발명은 고속 반도체 장치에 관한 것으로서, 특히 학- 일렉트론 포트트랜지스터 구조에 관한 것이다.
최근 수년동안 분자빔 에피택시(MBE), 금속 유기화합물 증착법(MOCVD)등의 반도체 성장기술이 발전함에 따라 이질접합 구조를 사용하는 반도체 장치들의 개발이 활성화되어 왔다. 반도체 이질접합 구조의 에너지 밴드 정렬로(band line-up)로 인해, GaSb/InAs InAs/ZnTe, GaAs/Al(Ga)As, InGaAS/InAlAs/InP 등의 양자우물, 양자선, 양자점 구조들에서, 전자나 정공들의 양자속박 준위(quantum-confined states)간 전자의 천이에 의해 적외선 영역의 빛을 흡수하거나 빛을 방출하는 현상과, 양자속박 준위들을 통한 전자의 공진 터낼링 효과 (resonant tunneling effect), 그리고 이질접합 구조에서의 핫-일렉트론 (hot-electron)의 대단히 빠른 전자의 이동효과에 대해 활발한 연구가 진행되고 있고, 트랜지스터 구조에서의 핫 일렉트론들의 대단히 짧은 천이시간을 이용하는 초고속 전자의 이동 효과와, 전자의 인터서브밴드 천이(intersubband transition)를 이용하는 초고속 적외선 감지기능 (infrared photodetection) 및 생성기능(generation)을 통합하는 연구가 진행되고 있다.
공진터낼링 효과와 핫-일렉트론들의 대단히 짧은 전이시간(transit time)의 이용은 소자의 테라급 작동을 가능하게 할 수 있다. 이러한 효과를 이용한 Hot electron transisitor (HET), Resonant tunneling Hot Electron Transistor (RHET), Resonant tunneling diode (RTD) 등의 전자장치들은 테라급 영역 (원적외선 주파수 영역)에서 작동될 수 있는 소자이다. 이질접합 양자우물, 양자선, 양자점 구조를 이용하여, 적외선 흡수 및 탐지, 생서 기능등의 튜너블(tunable, voltage-controlled) 광탐지기(photodetector)와, 베이스 영역에서 핫-일렉트론들의 대단히 빠른 전이시간(transit time)을 이용하는 핫-일렉트론 포토트랜지스터(phototransistor (PHT)에 대해 지대한 관심들이 집중되고 있다. 특히, 초고속 특성을 갖는, 양자속박 준의를 통한 전자의 공진터낼링 및 양자속박 준위 간의 전자의 천이 형상의 이용은 초고속 스위칭 장치(ultra-high speed swiching device), 논리 소자(logic device)로의 응용등 기술적 중요성을 가지고 있다.
이에 따른 선행 특허, 예를 들면, Phototransistor with quantum-well base structure (특허번호 EPO 638941), Dark current-free multi-quantum-well superlattice infrared detector (특허번호 US 50777593), 그리고 Optically controlled resonant tunneling electronic devices (특허번호 US 5047810) 들은 반도체 이질 접합 장벽구조에서의 적외선 흡수 효과를 이용한 전자장치에 관한 것으로서, 포토트랜지스터, 포토디텍터에 대한 전자장치의 동작원리와 응용 및 특성개선에 대해 기술하였는데, 이들은 본 발명의 반도체 이질접합 구조의 양자속박 준위간에 천이에 의한 적외선 탐지를 이용하는 점에서는 같다.
또한, 선행 관련 논문, 예를 들면, Hot electron effect in infrared multiple-quantum-well photo-transistor (V. Ryzhii, et al. Jpn. J. of Appl. Phys., part 1, vol. 34, 1257, 1995년, 일본)는 베이스에 다중 양자우물 구조를 도입한 핫전자장치(HET)에서, 빛의 흡수에 의하여 포텐셜의 재배치에 의한 전류이득의 증가 및 핫전자의 투사 및 수송에 관한 것이고, Electron density modulation effect in a quantum-well infrared phototransistor (V. Ryzhii, et al. J. Appl. Phys., 68, 2854, 1995년, 미국)는베이스에 한 개의 양자우물 구조를 도입한 핫전자장치에서, 빛의 흡수에 의하여 전자밀도의 모듈레이션에 의한 효과, 특 암전류의 증가, 광전류, 반응도, 감지도에 관한 것이며, Voltage-tuning in multi-color quantim-well infrared photo-detector stacks (L. Lenchyshun, et al. J. Appl. Phys., 79, 8091, 1996년, 미국)는 칼라 센터인 양자우물 구조들의 시리즈 스택(series stack)을 도입한 포토디텍터에서 전압에 의한 멀티 칼라 조정도, 직류 저항, 동저항 등의 연구에 관한 논문이며, Separation of partition noise from generation-recombionation noise in a three-terminal quantum-well photodetector (C.Chen et al. Appl. Phys. Lett, 68, 2535, 1996년, 미국)는 3개 터미널 양자우물 자외선 포토디텍터 베이스에서의 노이즈에 관한 것이고, Room-temperature operaion of hot electon transistors (Levi, A., et al. Appl. Phys. Lett. 51, 984, 1984년, 미국)는 간접 광 밴드갭(indirect wide band-gap)을 가진 AlSb0.92AS0.08에미터와 100Å InAs 베이스로 구성에 관한 핫 전자장치에 관한 것이며, 그리고 Thermionic emission of Γ and L electrons in GaSb.InAs hot electron transistors (Funato, K., et al. Appl. phys. Lett. 59, 1714, 1991년, 일본)는 GaSb/InAs 핫전자장치에서 GaSb의 Γ-골(valley)와 L-골 전자 투사에 관한 것으로서, 이러한 논문들은 반도체 이절접합구조의 핫전자효과, 전자의 양자속박간 천이에 의한 적외선 탐지를 이용하는 점에서는 본 발명과 같다.
그러나 상기한 선행 특허들과 관련 논문들은 본 발명에서 제시한 다양한 크기의 양자점들의 조합 구조 또는 양자선들의 조합 구조의 적용, 넓은 영역의 적외선 탐지 기능, 탐지 적외선 파장의 해상도(resolution)의 증가, 공진 터널링 양자우물 구조와 블록킹 장벽층을 이용한 일정 적외선 주파수 선택, 증폭 및 처리기능을 포함하고, 암전류 감소의 유도 등의 특성 및 기능을 나타내는 구조가 전혀 제시되지 않았다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해, 넓은 영역의 적외선 탐지 기능을 부과하고, 탐지 적외선 파장의 해상도(resolution)도 증가 시키며, 공진터널링 양자 우물 구조와 블럭킹 장벽층을 이용하여, 일정 적외선 주파수 선택, 증폭 및 처리기능을 포함하고, 암전류의 감소의 구현으로 이질접합 핫-일렉트론 적외선 전자 장치의 성능을 개선하기 위한 것이다.
제1도는 본 발명의 일 실시 예에 따른 핫-일렉트론 포토트랜지스터 구조의 횡단면도.
제2도a 및 제2도b는 제1도에서의 에미터 전위장벽 구조로 적용된 양자점 어레이 조합 구조 예의 수평단면도 및 횡단면도.
제3도a 및 제3b도는 제1도에서의 에미터 전위장벽 구조로 적용된 양자선 조합구조에의 수평단면도 및 횡단면도.
제3도는 무전압시 핫-일렉트론 포토트랜지스터의 구성층들의 에너지 밴드 도표(Schematic energy diagrarn).
제4도는 VEB, VBC, VEC의 여러 가지 조합 적용시 소자의 동작상태의 에너지 밴드도표.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 기판 20 : 도전형 콜렉터층
21 : 콜렉터 전극 30, 40 : 전위변화 흡수층
31, 41 : 블록킹 장벽층 32, 34 : 양자 장벽층
33 : 양자우물층 35 , 43 : 스페이서층
36 : 도전형 베이스층 37 : 베이스 전극
42 : 에미터 전위장벽 구조 42a : 양자점 어레이 조합구조
42a, 42b : 양자장벽 42a' : 양자점
42a, 42b : 절연층 42b' : 양자선
42b : 양자선 어레이 조합구조 44 : 도전형 에미터층
45 : 에미터 전극 EF: 페르미(fermi) 에너지 준위
Ed: 에미터(emitter) 물질 도전밴드 최소치(conduction-band minimurn)
EQⅡ: 전자(electron)의 양자우물(33) 내 양자속박 에너지 준위
VEB: 에미터-베이스(emitter-base) 전압
VEC: 에미터-콜렉터(emitter-collector) 전압
VBC: 베이스-콜렉터(base-collector) 전압
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이질접합 적외선 핫-일렉트론 전자 장치(HET) 구조에서, 에미터의 전자투사 장벽층(electron injecting barrier)으로 다양한 크기의 양자점, 또는 양자선들의 어레이 조합을 적용하여, 넓은 영역의 적외선 탐지기능을 부과하고, 탐지 적외선 파장의 해상도(resolution)도 증가시키며, 공진 터널링 양자우물 구조와 블럭킹 장벽층을 이용하여, 일정 적외선 주파수 선택, 증폭 및 처리기능을 포함하고 dark current의 감소를 유도하는 개선된 핫-일렉트론 포토트랜지스터(HEPT)구조에 관한 것이다.
전자의 양자점이나 양자선의 속박 에너지 준위들은 양자점의 크기나 양자선의 폭에 의하여 컨트롤되며, 이에 의하여 적외선 흡수 파장 및 이에 따른 핫전자의 투사 에너지가 결정된다. 여기서 여러 가지 크기의 양자점, 또는 양자선 조합을 구성하므로써, 다양한 양자속박 준뒤들이 생겨, 흡수 적외선 영역의 조절 및 선택의 자유도가 증가하며, 또한 넓은 범위의 적외선 영역의 흡수가 가능하게 된다. 특히 양자점들내에서 sharp하게 형성되는 양자속박 준위(quantum confined states)간의 천이에 의해, 흡수 적외선의 파장에 대한 해상도가 증가하게 된다. 특히 여러 크기의 양자접들의 조합에서 흡수된 적외선에 의해 여기된 전자들이 베이스층에 투사되며, 베이스 층에 투사된 핫-일렉트론들의 대단히 짧은 천이시간의 이용과 증폭될 흡수 주파수의 컨트롤이 가능하고 dark current를 감소시키는 공진터널링 구조 및 블러킹 장벽의 적용은, 초고속 튜나블 적외선 신호 탐지 및 증폭기, 스위칭 및 논리장치로 응용이 가능하다.
상술한 목적을 달성하기 위해 도전형의 에미터층과 콜렉터층, 에미터와 베이스 사이의 에미터 전위 장벽층 구조로, 다양한 크기의 양자점, 또는 다양한 선폭의 양자선들의 조합 구조와, 전자의 블럭킹 장벽, 버퍼층을 적용한다. 에미터 전위장벽층과 콜렉터 전위장벽층 사이에 도전 밴드의 최저준위가 낮아 양자 우물 구조를 만들 수 있고, 전자이동도가 높은 물질의 도전형 베이스층으로 구성되며, 베이스와 콜렉터 사이에 콜렉터 장벽층으로, 스페이서층과 공진터널링 이중장벽 구조 (즉, 양자 장벽층, 양자우물층과 양자장벽층), 전자의 블록킹 장벽층, 도우핑 되지 않은 버퍼층 (전위변화흡수층)으로 구성된다.
외부 전압 적용시, 에미터 쪽에서 양자점, 또는 양자선들의 어레이 안으로 전자의 터널링이 일어나고, 적외선에 의해 양자 속박 준위들의 사이의 전자의 천이가 일어나게 된다. 적외선의 흡수에 의해 여기된 전자가 다시 에미터 콜렉터 전위차에 의하여, 장벽층과 버퍼층을 통하여, 핫일렉트론의 투사가 베이스 영역으로 일어난다. 베이스층으로 투사된 전자들은 베이스층을 통과하여 콜렉터 전위장벽층의 공진터낼링 양자우물 구조에 의하여 선택되어 콜렉터층에 이르게 된다. 즉 양자속박 준위와 외부 전압에 의하여 특정 적외선 주파수에 의하여 여기된 전자들이 걸러지게 되며, 공진 터널링 이중장벽 구조 다음의 양자우물 불럭킹 장벽층은 암전류(dark current)감소에 기여한다. 적외선 탐지(흡수)기능의 에미터 전위장벽 구조에서, 스타크 전이(stark shift)에 의한 준위들의 에너지 변화 및 이에 따른 빛의 흡수 주파수의 변화는 전위변화 흡수층(완충층)의 넓이에 의해 조절될 수 있다. 여기서 적외선 흡수 양자우물 구조층 다음의 블럭킹 장벽층의 포함은 특정 주파수의 컷 오프(cutoff)나 암전류(dark current)의 방지 효과로 작용된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본발명의 일 실시 예에 의한 핫전자 장치 구조의 횡단면도이다.
그 구조는, 기판(10) 위에 콜렉터 전극(21)이 형성된 도전형 콜렉터층(20), 전위변화 흡수층(30, 도우핑되지 않은 버퍼층), 블록킹 장벽층(31), 양자장벽층(32), 양자우물층(33), 양자장벽층(34), 스페이서층(35), 베이스 전극(37)이 형성된 도전형 베이스층(36), 에미터 전위장벽 구조가 전위변화 흡수층(40, 도우핑되지 않은 버퍼층), 블록킹 장벽층(41), 다양한 크기의 양자점 어레이 조합 구조도는 다양한 선폭의 양자선 어레이 조합구조(42)로 구성되고, 이 에미터 전위장벽 구조 위에 스페이서층(43), 그리고 에미터 전극(45)이 형성된 도전형 에미터층(44)으로 구성되어 있다.
여기서, 베이스층(36)과 콜렉터층(20)사이에 콜렉터 전위장벽층으로, 상기 전위변화흡수층 (30), 블록킹 장벽층(31), 공진터널링 이중장벽 구조 (즉, 양자장벽층(32), 양자우물층(33), 및 양자우물층(34)), 스페이서층(35)이 조합 적용된 구조이다. 이 공진 터널링 이중장벽구조는 2개 이상의 양자우물구조로 대신할 수 있고, 또한 다양한 크기의 양자점 도는 다양한 선폭의 양자선 어레이 조합구조로 대체할 수가 있는 것이다.
이와 같은 구조에서 상기 에미터 전위장벽구조를 다양한 크기의 양자점 어레이 조합구조로 이용한 일 예를 제2도a 및 제2도b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제2도a 및 제2도b는 에미터 전자투사 전위장벽 구조인 수직 양자점 어레이 조합 구조의 수평단면도 및 이 수평 단면도에 대한 횡단면도이다.
이에 도신된 바와 같이, 양자점 어레이 조합구조(42a)는 양자장벽(42a), 다양한 크기의 양자점들(42a'), 및 절연층(42a')으로 구성되어, 적외선 탐지(흡수)기능을 갖는다.
이러한 다양한 크기의 양자점 어레이 조합구조(42a)는 수평, 수직 조합으로 구성될 수가 있는 것이다.
수평 단면도는 다양한 크기의 양자점 어레이 구조들로 조합 구성된 특성을 보여 준다.
또한, 상기 에미터 전위장벽구조를 다양한 선폭의 양자선 어레이 조합구조로 이용한 다른 예를 제3도a 및 제3도b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제3도a 및 제3도b는 에미터 전자투사 전위장벽구조 적용된 양자선 어레이 조합 구조 예의 수평단면도 및 이 수평단면도에 대한 횡단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 양자선 어레이 조합구조(42b)는 다양한 선폭을 갖는 양자선들(42b'), 양자장벽(42b), 및 절연층(42b')으로 구성되어, 적외선 탐지(흡수)기능을 갖는다.
이러한 다양한 선폭의 양자선 어레이 조합구조(42b)는 수평, 수직 조합으로 구성될 수가 있는 것이다.
수평 단면도는 다양한 선폭의 양자선 어레이 구조들로 조합 구성된 특성을 보여 준다.
이와 같은 상기 두 개의 실시예에 근거하여 에미터 장위 장벽 구조를 다양한 크기의 양자점들과 다양한 선폭의 양자선들의 복합 어레이 조합으로 구성할 수 있다.
제4도 및 제4도 5의 도표들은 핫-일렉트론 포토트랜지스터(HEPT)내 각 전압하에서의 각 구조층들내서 도전 밴드(conduction band)를 나타내는 에너지 밴드 도표(Schematic energy diagram)로서, VEB(에미터-베이스 전압), VBC(베이스-콜렉터 전압), VBC(에미터-콜렉터 전압)의 여러 가지 조합 적용시 소자의 동작 상태의 에너지 밴드 도표이다.
제4도는 무전압시 (열평평 상태)에서의 위 전자장치의 구성층들의 에너지 밴드 도표이다.
핫-일렉트론 포토트랜지스터 소자의 동작상태의 예로서, 제4도에서는 VEB, VBC의 한 조합 적용시 소자의 동작 상태의 예이다. 이는 VEB전압에 의해 에미터층 전자들이 양자점 어레이 조합 구조(42a) 내로 공진 터널링에 의해 이동이 일어나고, 양자점 어레이 조합 구조(42a) 내에 저장된 전자들이 적외선 흡수에 의해 급속한(sharp)여기(excited) 준위로 천이가 일어난다. 이때, 여기 준위로 천이된 전자들이 전위변화 흡수층(40, 또는 도우핑 되지 않은 버퍼층)을 통과하여 베이스 영역에 핫 일렉트론으로 투사된다. 베이스층(36)을 통과한 전자들중 콜렉터쪽의 양자장벽층(32), 양자우물층(33), 및 양자장벽층(34)로 구성된 공진 터널링 구조의 양자속박 준위(EQⅡ)를 통해 공진 터낼링한 전자들이 선택되어 콜렉터층(20)에 이르게 된다. 특 상기 공진 터낼링 구조(32, 33, 34) 및 블록킹 장벽층(31)에 의하여, 특정 적외선 주파수에 의하여 여기된 전자들만을 통과 시키게 되며, 이때 블록킹 장벽층(31)은 암전류 감소에 기여한다.
이에 따라 다양한 크기의 양자점 선택 및 조합의 자유도로 인하여, 넓고 다양한 영역의 적외선 신호의 선택 및 처리가 가능해진다. 여기서 양자점 어레이 조합 구조(42a) 대신, 여러 가지 선폭 크기를 갖는 양자선 조합 구조(42b)로 대치되어도, 유사한 효과를 낼 수 있다. 또한 도우핑이 않된 전위변화 흡수(완충)층(40)들은 적외선 탐지 양자점 조합, 양자선 구조나, 콜렉터 공진터널링 구조내에서의 전압에 의한 전위 변화를 줄여 주는 역할을 할 수 있다. 또한 완충층 및 블록킹 장벽층의 넓이는 자유도로 활용할 수 있어, 적외선 탐지 양자 우물구조내에서 스타크쉬프트(starkshift)에 의한 준위들의 에너지 변화 및 이에 따른 빛의 흡수 주파수가 변화의 조절도로서 작용할 수 있다.
기존의 대칭적 이중장벽 공진 터낼링 구조에 비하여, 본 발명에서의 블록킹 장벽층의 도입으로 인한 비대칭적 구조는 선택 주파수 이하의 적외선에 의해 여기된 전자나 암전류의 급격한(sharp) 감소 효과를 유도한다. 콜렉터 쪽의 전위변화흡수층(버퍼층)의 위치는 상기 공진터널링 이중장벽 구조의 전과 후에 각각 놓일 수 있다.
그리고 적외선 주파수 선택 콜렉터 전위장벽 구조에서, 콜렉터 이중장멱 공진 터낼링 구조 대신 양자점이나 양자선 어레이 조합구조를 사용할 수도 있으며, 이에 따라서 다양성이 제공된다.
이상과 같은 본 발명은 이질접합 적외선 핫-일렉트론 전자 장치 (HET) 구조에서, 에미터의 전자투사 장벽층(electroninjecting barrier)으로 다양한 크기의 양자점, 또는 양자선들의 어레이 조합을 적용하여, 넓은 영역의 적외선 탐지 기능을 부과하고, 탐지 적외선 파장의 해상도도 증가 시키며, 공진터널링 양자우물 구조와 블럭킹 장벽층을 이용하여, 특정 적외선 주파수 선택, 증폭 및 처리기능을 포함라고, 암전류의 감소를 유도하며, 이와 같은 본 발명을 이용하여 초고속 튜나블 적외선 신호 탐지 및 증폭기, 초고속 스위칭 및 논리장치(digitallogic), 새로운 기능의 고속 적외선 논리장치, 논리소자의 갯수를 줄일 수 있는 새로운 고속 적외선 논리 기능소자 등으로 응용이 가능하다. 특히 다양한 크기의 양자점 선택 및 조합이 제공할 수 있는 자유도로 인하여, 넓고 다양한 영역의 적외선 신호의 선택 및 처리가 가능해 진다.
본 발명의 목적은, 양자점, 또는 양자선들의 어레이 조합의 적용을 통해, 넓은 범위의 적외선 탐지 기능을 갖고, 탐지 적외선 파장의 해상도(resolution)를 증가시키며, 공진 터널링 양자우물 구조와 블럭킹 장벽층을 이용하여 특정 적외선 주파수 신호의 선택, 증폭 및 처리기능을 포함하고, 암전류의 감소를 유도하는 개선된 핫-일렉트론 포토트랜지스터(hot-electron phototransistor) 구조를 제공하는데 있다.
Claims (18)
- 기판 위에 도전형의 콜렉터층, 베이스층, 및 에미터층이 순차로 형성되고, 상기 베이스층과 콜렉터층 사이에 콜렉터 전위 장벽층, 에미너층과 베이스층 사이에 에미터 전위 장벽층이 형성되고, 상기 베이스층으로 핫-일렉트론을 투사하기 위한 상기 에미터 전위장벽층은, 적외선을 흡수하는 다양한 크기의 양자점 어레이 조합구조와, 상기 양자점 어레이 조합구조를 통과한 암전류를 감소시키는 블록킹 장벽층과, 그리고 상기 양자점 어레이 조합 구조내에서의 전압에 의한 전위 변화를 흡수하는 전위변화 흡수층으로 구성되고, 상기 콜렉터 전위 장벽층은 특정 주파수에 의해 여기된 전자들만을 통과시키는 공진터널링 이중장벽구조와, 상기 공진터널링 이중장벽 구조를 통과한 암전류를 감소시키는 블록킹 장벽층과, 그리고 상기 공진터널링 이중장멱 구조 내에서의 급격한 전위 변화를 흡수하는 전위변화 흡수층으로 구성된 것을 특징으로 하는 고속 반도체 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 콜렉터 전위 장벽층은 상기 공진터널링 이중장벽구조 위에 상기 베이스층을 투과한 전자에 의해 터널링이 일어나는 스페이서층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 반도체 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 양자점 어레이 조합구조는 수평, 수직 조합으로 구성된 것을 특징으로 하는 고속 반도체 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 공진 터널링 이중장벽 구조 대신에 2개 이상의 양자 우물 구조를 사용하는 것을 특징으로 하는 고속 반도체 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 공진 터널링 이중장벽 구조 대신에 상기 양자점 어레이 조합구조를 사용한 것을 특징으로 하는 고속 반도체 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 전위 변화 흡수층은 스타크 쉬프트에 의한 준위들의 에너지 변화 및 이에 다른 빛의 흡수 주파수의 변화를 전위 변화 흡수층의 넓이에 조절하는 것을 특징으로 하는 고속 반도체 장치.
- 기판 위에 도전형의 콜렉터층, 베이서층, 및 에미터층이 순차로 형성되고, 상기 베이스층과 콜렉터층 사이에 콜렉터 전위 장벽층, 에미터층과 베이스층 사이에 에미터 전위 장벽층이 형성되고, 상기 베이스층으로 핫-일렉트론을 투사하기 위한 상기 에미터 전위장벽층은, 적외선을 흡수하는 다양한 크기의 양자점 어레이 조합 구조와, 상기 양자점 어레이 조합구조를 통과한 암전류를 감소시키는 블록킹 장벽층과, 그리고 상기 양자점 어레이 조합 구조내에서의 전압에 의한 전위 변화를 흡수하는 전위변화 흡수층으로 구성된 것을 특징으로 하는 고속 반도체 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 양자점 어레이 조합구조는 수평, 수직 조합으로 구성된 것을 특징으로 하는 고속 반도체 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 전위 변화 흡수층은 스타크 쉬프트에 의한 준위들의 에너지 변화 및 이에 따른 빛의 흡수 주파수의 변화를 전위 변화 흡수층의 넓이에 조절하는 것을 특징으로 하는 고속 반도체 장치.
- 기판 위에 도전형의 콜렉터층, 베이스층, 및 에미터층이 순차로 형성되고, 상기 베이스층과 콜렉터층 사이에 콜렉터 전위 장벽층, 에미터층과 베이스층 사이에 에미터 전위 장벽층이 형성되고, 상기 베이스층으로 핫-일렉트론을 투사하기 위한 상기 에미터 전위장벽층은, 외부전압의 인가에 의해 상기 에미너층에서 양자점 어레이 조합 구조안으로 전자의 터널링이 일어나는 스페이층과, 적외선을 흡수하는 다양한 크기의 양자점 어레이 조합 구조와, 상기 양자점 어레이 조합구조를 통과한 암전류를 감소시키는 블록킹 장벽층과, 그리고 상기 양자점 어레이 조합 구조내에서의 전압에 의한 전위 변화를 흡수하는 전위변화 흡수층으로 구성되고, 상기 콜렉터 전위 장벽층은 특정 주파수에 의해 여기된 전자들만을 통과시키는 공진 터널링 이중장벽구조와, 상기 공진터널링 이중장벽 구조를 통과한 암전류를 감소시키는 블록킹 장벽층과, 그리고 상기 공진터널링 이중장벽 구조 내에서의 급격한 전위 변화를 흡수하는 전위변화 흡수층으로 구성된 것을 특징으로 하는 고속 반도체 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 콜렉터 전위 장벽층은 상기 공진터널링 이중장벽구조 위에 강기 베이스층을 투과한 전자에 의해 터널링이 일어나는 스페이서층을 더 포함하는 것을 툭징으로 하는 고속 반도체 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 양자점 어레이 조합구조는 수평, 수직 조합으로 구성된 것을 특징으로 하는 고속 반도체 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 공진 터널링 이중장벽 구조 대신에 2개 이상의 양자 우물 구조를 사용하는 것을 특징으로 하는 고속 반도체 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 공진 터널링 이중장별 구조 대신에 상기 양자점 어레이 조합구조를 사용한 것을 특징으로 하는 고속 반도체 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 전위 변화 흡수층은 스타크 쉬프트에 의한 준위들의 에너지 변화 및 이에 따른 빛의 흡수 주파수의 변화를 전위 변화 흡수층의 넓이에 조절하는 것을 특징으로 하는 고속 반도체 장치.
- 기판 위에 도전형의 콜렉터층, 베이스층, 및 에미터층이 순차로 형성되고, 상기 베이스층과 콜렉터층 사이에 콜렉터 전위 장벽층, 에미터층과 베이스층 사이에 에미터 전위 장벽층이 형성되고, 상기 베이스층으로 핫-일렉트론을 투사하기 위한 상기 에미터 전위장벽층은, 외부전압의 인가에 의해 상기 에미터층에서 양자점 어레이 조합 구조안으로 전자의 터널링이 일어나는 스페이층과, 적외선을 흡수하는 다양한 크기의 양자점 어레이 조합 구조와 , 상기 양자점 어레이 조합구조를 통과한 암전류를 감소시키는 블록킹 장벽층과, 그리고 상기 양자점 어레이 조합 구조내에서의 전압에 의한 전위 변화를 흡수하는 전위변화 흡수층으로 구성된 것을 특징으로 하는 고속 반도체 장치.
- 제16항에 있어서, 상기 양자점 어레이 조합구조는 수평, 수직 조합으로 구성된 것을 특징으로 하는 고속 반도체 장치.
- 제16항에 있어서, 상기 전위 변화 흡수층은 스타크 쉬프트에 의한 준위들의 에너지 변화 및 이에 따른 빛의 흡수 주파수의 변화를 전위 변화 흡수층의 넓이에 조절하는 것을 특징으로 하는 고속 반도체 장치.
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