KR20000021423A - Quantum resonant tunneling device having an emitter sub-mesa array structure - Google Patents

Quantum resonant tunneling device having an emitter sub-mesa array structure Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A quantum resonant tunneling device having an emitter sub-mesa array structure is provided to secure a stable operating characteristic by preventing an operating voltage and a power dissipation of a negative differential resistance from increasing. CONSTITUTION: A quantum resonant tunneling device having an emitter sub-mesa array structure comprises: a substrate; a first conductive layer formed on the substrate; an emitter sub-mesa array in which a plurality of multilayered layers of an emitter barrier layer and an emitter cap layer are disposed in a matrix form on the first conductive layer; an insulation layer surrounding the respective emitter sub-mesas; a first electrode formed on the first conductive layer; and an emitter electrode formed on the emitter cap layer.

Description

에미터 서브-메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자Quantum Resonant Tunneling Device with Emitter Sub-Mesa Array Structure

본 발명은 반도체 이질접합 양자장벽 공진터널링 소자(resonant tunneling devices)에 관한 것으로, 특히 에미터 장벽층 및 도전형 에미터층으로 이루어지는 에미터 메사(emitter mesa)가 어레이(array)로 형성되어 낮은 동작전압을 유지하면서 높은 픽 전류(peak current)를 얻어 저전력소모, 고전류 및 고속 동작 특성을 보이는, 에미터 메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor heterojunction quantum barrier resonant tunneling devices. In particular, an emitter mesa comprising an emitter barrier layer and a conductive emitter layer is formed in an array, and thus a low operating voltage. The present invention relates to a quantum resonant tunneling device having an emitter mesa array structure having high peak current and low power consumption, high current, and high speed operating characteristics.

최근 수년 동안 분자 빔 에피택시(MBE, molecular beam epitaxy), 금속 유기화합물 증착법(MOCVD, metal organic chemical vapor deposition) 등의 반도체 성장 기술이 발전함에 따라 GaAs/AlAs, GaAs/GaAlAs, InAs/GaSb, InAs/ZnTe 등과 같은 이질접합 구조(heterosturucture)를 사용하는 반도체 장치들의 개발이 활성화되어 왔다. 이러한 이질접합 구조의 밴드 정렬(band line-up)로 인하여 양자우물 구조에서 나타나는, 전자의 양자 속박 준위(quantum-confined states)들을 통한 전자의 초고속 양자 공진터널링 효과(quantum resonant tunneling effect)는 전자소자의 테라급 작동을 가능하게 할 수 있고, 스위칭 시간(switching time)이 빠르고, 전력 소모(dissipation)가 적기 때문에 초고속 양자 공진터널링 효과 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In recent years, as semiconductor growth technologies such as molecular beam epitaxy (MBE) and metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) are developed, GaAs / AlAs, GaAs / GaAlAs, InAs / GaSb, InAs The development of semiconductor devices using heterojunction structures such as / ZnTe has been activated. Due to the band line-up of the heterojunction structure, the quantum resonant tunneling effect of the electron through the quantum-confined states of the electron appearing in the quantum well structure is an electronic device. Research on ultra-fast quantum resonant tunneling is being actively conducted because it can enable tera-class operation, fast switching time, and low power dissipation.

특히, 전자의 공진터널링 현상에 의한 전류의 NDR(negative differential resistance) 특성을 갖는 공진터널링 다이오드(RTD, resonant tunneling diode) 등의 소자들은 초고속 전압조절 주파수 발진기(VCO, voltage controlled oscillator) 등과 같은 마이크로파 소자(microwave devices), 초고속 스위칭 장치(ultra high speed switching device) 및 논리소자(logic device)에 응용되는 등 기술적 중요성이 매우 높다.In particular, devices such as a resonant tunneling diode (RTD) having a negative differential resistance (NDR) characteristic of current caused by an electron resonant tunneling phenomenon are microwave devices such as a voltage controlled oscillator (VCO). It is of great technical importance as it is applied to microwave devices, ultra high speed switching devices and logic devices.

상온에서 이러한 NDR 특성을 갖는 반도체 소자를 개선시키기 위해서는 높은 픽전류(peak current), 높은 PVR(peak to valley current ratio), 낮은 전기용량 및 낮은 동작 전압을 얻어야 하는데, 현재 이러한 공진터널링 효과를 이용한 NDR 특성의 양자 공진터널링 전자 소자들은 주파수 발진 등에 있어서 그 출력이 낮은 상태이다.In order to improve a semiconductor device having such NDR characteristics at room temperature, it is necessary to obtain high peak current, high peak to valley current ratio (PVR), low capacitance, and low operating voltage. The quantum resonant tunneling electronic elements have low output in frequency oscillation.

출력의 증가 등 양자 공진터널링 소자 특성 향상에 요구되는 높은 픽 전류를 얻기 위해서, 소자의 에미터 메사의 크기를 크게 하는 방법이 있다. 그러나, 에미터 메사의 크기를 증가시키는 방법은 NDR 영역의 동작 전압 증가뿐만 아니라 전력 소모를 증가시키는 결과를 초래한다. 즉, 수직형 양자 공진터널링 소자의 전류-전압 특성 곡선에서 NDR 동작 전압은 에미터 메사의 크기에 따라서도 조절된다. 에미터 메사 크기가 증가함에 따라 전류는 증가하지만, 이로 인해 NDR이 일어나는 영역이 높은 전압 쪽으로 이동하여 결국 소자의 동작 전압이 증가하는 경향이 있고, 회로가 불안정해지고, 전기용량이 증가하여 소자의 고속 동작(고주파 발진) 등의 저해 요인이 발생되는 문제가 있을 뿐만 아니라 양자 속박준위에서 기인되는 NDR 현상을 관찰하기 것이 힘들어지는 단점이 있다.In order to obtain a high pick current required for improving the characteristics of the quantum resonance tunneling device such as an increase in output, there is a method of increasing the size of the emitter mesa of the device. However, increasing the size of the emitter mesa results in an increase in power consumption as well as an increase in the operating voltage of the NDR region. That is, in the current-voltage characteristic curve of the vertical quantum resonance tunneling device, the NDR operating voltage is also adjusted according to the size of the emitter mesa. As the size of the emitter mesa increases, the current increases, but this causes the region where the NDR occurs to move towards higher voltages, which in turn tends to increase the operating voltage of the device, which leads to unstable circuitry and increased capacitance, resulting in higher device speed. In addition to the problem of inhibiting operation (high frequency oscillation), there is a problem that it is difficult to observe the NDR phenomenon caused by the quantum confinement level.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 소자의 에미터 메사 크기를 실질적으로 증가시킬 수 있어 양자 공진터널링 소자의 특성 향상에 요구되는 높은 픽 전류를 얻음과 동시에 에미터 메사 크기 증가에 따른 NDR 영역의 동작 전압 증가 및 전력 소모를 증가를 방지하여 소자의 안정적 동작 특성을 확보할 수 있는, 에미터 서브-메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention devised to solve the above problems can substantially increase the emitter mesa size of the device to obtain a high pick current required for improving the characteristics of the quantum resonant tunneling device and at the same time increases the emitter mesa size. Accordingly, an object of the present invention is to provide a quantum resonant tunneling device having an emitter sub-mesa array structure capable of securing stable operating characteristics of the device by preventing an increase in operating voltage and power consumption of the NDR region.

도1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에미터 서브-메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자의 단면도,1A is a cross-sectional view of a quantum resonant tunneling element having an emitter sub-mesa array structure according to a first embodiment of the present invention;

도1b 및 도1c는 각각 도1a에 보이는 양자 공진터널링 소자에서 에미터 부분의 횡단면도 및 종단면도,1B and 1C are cross-sectional and longitudinal cross-sectional views of the emitter portion in the quantum resonant tunneling element shown in FIG. 1A, respectively;

도2a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 에미터 서브-메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자의 단면도,2A is a cross-sectional view of a quantum resonant tunneling element having an emitter sub-mesa array structure according to a second embodiment of the present invention;

도2b 및 도2c는 각각 도2a에 보이는 양자 공진터널링 소자에서 에미터 부분의 횡단면도 및 종단면도,2B and 2C are cross-sectional and longitudinal cross-sectional views of the emitter portion in the quantum resonant tunneling element shown in FIG. 2A, respectively;

도3a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 에미터 서브-메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자의 단면도,3A is a cross-sectional view of a quantum resonant tunneling element having an emitter sub-mesa array structure according to a third embodiment of the present invention;

도3b 및 도3c는 각각 도3a에 보이는 양자 공진터널링 소자에서 에미터 부분의 횡단면도,3B and 3C are cross-sectional views of the emitter portion in the quantum resonance tunneling element shown in FIG. 3A, respectively;

도4a, 도4b 및 도4c는 각각 본 발명의 제4 실시예에 따라 형성된 AlAs/GaAs 3중장벽 에미터 서브-메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자의 열평형 상태, 전자의 공진터널링 전압이 인가된 상태 및 비공진터널링 전압이 인가된 상태를 보이는 에너지 도표,4A, 4B, and 4C are thermal equilibrium states and electron resonance tunneling voltages of a quantum resonant tunneling device having an AlAs / GaAs triple barrier emitter sub-mesa array structure formed according to a fourth embodiment of the present invention, respectively. An energy diagram showing an applied state and a non-resonant tunneling voltage applied state,

도5a, 도5b 및 도5c는 각각 본 발명의 제5 실시예에 따라 형성된 5중장벽 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자의 열평형 상태, 전자의 공진터널링 전압이 인가된 상태 및 오프-공진터널링 전압 상태를 보이는 에너지 밴드 도표,5A, 5B and 5C show a thermal equilibrium state of a quantum resonant tunneling element having a five-barrier structure formed according to a fifth embodiment of the present invention, a state in which an electron resonant tunneling voltage is applied, and an off-resonant tunneling voltage, respectively. Energy band chart showing status,

도6a는 에미터 서브-메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자의 에미터 메사 면적 변화에 따른 I-V 특성을 보이는 그래프,6A is a graph showing I-V characteristics according to changes in emitter mesa area of a quantum resonant tunneling device having an emitter sub-mesa array structure;

도6b는 에미터 서브-메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자의 에미터 메사 개수 변화에 따른 I-V 특성을 보이는 그래프.6B is a graph showing I-V characteristics according to the change in the number of emitter mesas of a quantum resonant tunneling device having an emitter sub-mesa array structure.

* 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명* Explanation of reference numerals for the main parts of the drawings

10: 기판 11A, 11B: 비도핑 스페이서층10: substrate 11A, 11B: undoped spacer layer

12A, 12B, 12C: 양자장벽층 13A, 13B: 양자우물층12A, 12B, 12C: quantum barrier layer 13A, 13B: quantum well layer

14: 절연층 15: 콜렉터 전극14: insulating layer 15: collector electrode

16: 에미터 전극 EB: 에미터 장벽층16: emitter electrode EB: emitter barrier layer

EC: 에미터 캡층 C: 콜렉터EC: emitter cap layer C: collector

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기판; 상기 기판 상부에 형성된 제1 전도층; 상기 제1 전도층 상에 적층된 에미터장벽(emitter barrier)층 및 에미터 캡(emitter cap)층으로 이루어지는 다수의 에미터 서브-메사(emitter sub-mesa)가 행렬로 배열된 에미터 서브-메사 어레이(array); 상기 에미터 서브-메사 어레이를 이루는 상기 각각의 에미터 서브-메사를 둘러싸는 절연막; 상기 제1 전도층 상에 형성된 제1 전극; 및 상기 에미터 캡층 상에 형성된 에미터 전극을 포함하는 양자 공진터널링 소자를 제공한다.The present invention for achieving the above object is a substrate; A first conductive layer formed on the substrate; Emitter sub-measuring a plurality of emitter sub-mesa consisting of an emitter barrier layer and an emitter cap layer stacked on the first conductive layer in a matrix Mesa arrays; An insulating film surrounding each emitter sub-mesa forming the emitter sub-mesa array; A first electrode formed on the first conductive layer; And it provides a quantum resonant tunneling device comprising an emitter electrode formed on the emitter cap layer.

전자의 양자우물 속박 에너지 준위들은 사용되는 이중접합 물질의 양자우물(quantum well)의 폭이나 양자장벽(quantum barrier)의 에피 구조에 의하여 결정되며, 이들 양자우물 속박 준위들에 의해 NDR(Negative differential resistance) 소자의 동작전압이 결정된다. 본 발명은 작은 크기의 에미터 서브-메사를 다수개 배열하여 어레이 구조로 에미터 메사를 형성함으로써, 낮은 동작 전압을 유지하면서도 전류량을 증가시켜 높은 PVR을 유지할 수 있으며, 어레이 구성 선택 즉, 에미터 서브-메사 개수에 의하여 전류의 크기를 조절할 수 있는, 에미터 서브-메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자를 제공하는데 그 특징이 있다.The former quantum well bond energy levels are determined by the width of the quantum wells or the epistructure of the quantum barrier of the double junction material used, and by these quantum well bond levels the NDR (Negative differential resistance) The operating voltage of the device is determined. According to the present invention, a plurality of small emitter sub-mesas are arranged to form an emitter mesa in an array structure, thereby maintaining a high PVR by increasing an amount of current while maintaining a low operating voltage. It is a feature of the present invention to provide a quantum resonant tunneling element having an emitter sub-mesa array structure capable of adjusting the magnitude of current by the number of sub-mesas.

또한, 본 발명은 에미터 서브-메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자에서 양자장벽층과 양자우물층 각각의 폭(width)을 비대칭적 조합 구조로 형성하여 상대적으로 두께가 얇은 바깥 장벽층의 효과로 인해 전기용량을 감소시키고, 에너지가 낮은 양자 속박 준위들의 스타크 쉬프트(stark shift)에 의한 정렬(alignment)을 통해 낮은 전압에서의 전자의 공진터널링 효과를 증대시켜, 상온에서 초전력 소모, 고출력이 가능한 개선된 양자 공진터널링 소자를 제공하는데 다른 특징이 있다.In addition, in the quantum resonant tunneling device having an emitter sub-mesa array structure, the width of each of the quantum barrier layer and the quantum well layer is formed as an asymmetrical combination structure, and thus the effect of the relatively thin outer barrier layer is obtained. This reduces the capacitance and increases the resonance tunneling effect of electrons at low voltages by aligning by stark shift of low energy quantum bond levels, resulting in high power consumption and high power at room temperature. It is another feature to provide a possible improved quantum resonant tunneling element.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention.

도1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에미터 서브-메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자의 단면도로서, 2단자(two-terminal) 구조의 3중 양자장벽층을 갖는 양자 공진터널링 소자를 보이고 있다.FIG. 1A is a cross-sectional view of a quantum resonant tunneling device having an emitter sub-mesa array structure according to a first embodiment of the present invention, and has a quantum resonant tunneling device having a triple quantum barrier layer having a two-terminal structure. It is showing.

도1a에 도시한 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 양자 공진터널링 소자는, 기판(10), 기판 상에 형성된 도전형 콜렉터(C), 콜렉터(C) 상에 차례로 적층된 제1 스페이서층(11A), 제1 양자장벽층(12A), 제1 양자우물층(13A), 제2 양자장벽층(12B), 제2 양자우물층(13B), 제3 양자장벽층(12C) 및 제2 스페이서층(11B)으로 이루어지는 에미터 장벽층(EB)과 에미터 장벽층(EB) 상에 형성된 도전형 에미터 캡층(EC)으로 이루어지는 다수의 에미터(E) 서브-메사가 어레이를 이룬다. 에미터 장벽층(EB) 및 도전형 에미터 캡층(EC)으로 이루어지는 각각의 에미터(E) 서브-메사는 절연층(14)으로 분리되고, 도전형 콜렉터(C)층 상에는 콜렉터 전극(15)이 형성되고, 에미터 캡층(EC) 상에는 에미터 전극(16)이 형성된다.As shown in FIG. 1A, a quantum resonant tunneling device according to a first embodiment of the present invention includes a substrate 10, a first collector stacked on a collector C, and a conductive spacer C formed on the substrate. Layer 11A, first quantum barrier layer 12A, first quantum well layer 13A, second quantum barrier layer 12B, second quantum well layer 13B, third quantum barrier layer 12C, and The emitter barrier layer EB made of the second spacer layer 11B and the plurality of emitter E sub-mesas made of a conductive emitter cap layer EC formed on the emitter barrier layer EB are formed. Achieve. Each emitter (E) sub-mesa consisting of an emitter barrier layer (EB) and a conductive emitter cap layer (EC) is separated by an insulating layer 14, and the collector electrode 15 is disposed on the conductive collector (C) layer. ) Is formed, and the emitter electrode 16 is formed on the emitter cap layer EC.

상기 제1 및 제2 스페이서층(11A, 11B)은 도핑되지 않은 반도체층이다. 또한, 제1 양자장벽층(12A), 제3 양자장벽층(12C)의 각각의 폭에 비하여 제2 양자장벽층(12B)의 폭이 상대적으로 넓다. 또한, 제1 양자우물층(13A)의 폭과 제2 양자우물층(13B)의 폭은 동일하지 않다. 즉, 기판(10)에서 에미터 전극(16) 방향 쪽으로 양자우물층(13A, 13B)의 폭은 증가하거나 감소한다. 도1a에서는 증가하는 경우를 예로써 나타내었다.The first and second spacer layers 11A and 11B are undoped semiconductor layers. Further, the width of the second quantum barrier layer 12B is relatively wider than that of the first quantum barrier layer 12A and the third quantum barrier layer 12C. In addition, the width of the first quantum well layer 13A and the width of the second quantum well layer 13B are not the same. That is, the width of the quantum well layers 13A and 13B in the direction of the emitter electrode 16 in the substrate 10 increases or decreases. In FIG. 1A, the case of increase is shown as an example.

도1b는 도1a에 보이는 양자 공진터널링 소자에서 작은 크기의 에미터 서브-메사가 3×3 어레이 형태로 배열된 것을 나타내는 수평단면도이고, 도1c는 도1a에 보이는 양자 공진터널링 소자에서 에미터 메사의 구조적 특성을 나타내는 수직단면도이다.FIG. 1B is a horizontal cross-sectional view showing that the emitter sub-mesas of small size are arranged in a 3 × 3 array in the quantum resonant tunneling device shown in FIG. 1A, and FIG. 1C is an emitter mesa in the quantum resonant tunneling device shown in FIG. Vertical cross-sectional view showing the structural characteristics of.

전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 2단자 공진터널링 소자는, 에미터 장벽층(EB) 및 도전형 에미터 캡층(EC)으로 이루어지는 에미터 서브-메사(emitter sub-mesa)가 어레이 구조를 이루어, 낮은 동작 전압을 얻으면서 전류 특성 및 출력을 높일 수 있다. 또한, 에피 구조의 디자인에 있어서 3층 이상의 양자장벽층(2층 이상의 양자우물층)에서 양자장벽층(12A, 12B, 12C)의 폭(quantum-barrier width)을 점차로 증가시키다 다시 감소시키고, 전자(electron)의 양자속박 상태(quantum-confined state)를 제공하는 양자우물층(13A, 13B)의 폭(quantum-well width)을 점차로 증가시키거나 감소시켜 비대칭 접합구조로 구성한다.In the two-terminal resonance tunneling device according to the first embodiment of the present invention described above, an emitter sub-mesa including an emitter barrier layer EB and a conductive emitter cap layer EC is an array structure. In this way, current characteristics and output can be improved while obtaining a low operating voltage. In addition, in the design of the epi structure, the quantum-barrier width of the quantum barrier layers 12A, 12B, and 12C is gradually increased and decreased again in three or more quantum barrier layers (two or more quantum well layers). The quantum-well widths of the quantum well layers 13A and 13B, which provide a quantum-confined state of electrons, are gradually increased or decreased to form an asymmetric junction structure.

따라서, 공진전압(resonant voltage)을 인가할 때 각 양자우물의 에너지가 낮은 양자 속박 준위들이 일치(alignment)될 수 있도록 하여, 이들 일치된 상태를 통한 공진터널링 효과를 증대시키고 낮은 픽 전압을 얻을 수 있고 픽전류를 증가시킬 수 있다. 또한, 제1 및 제3 양자장벽층(12A, 12C)의 폭이 제2 양자장벽층(12B)의 폭 보다 상대적으로 작아 소자의 전기 용량을 감소시킬 수 있다. 비공진 전압(off resonant voltage)을 인가할 경우에는 중간 장벽층(제2 양자장벽층)의 폭이 상대적으로 커서 전압 강하에 의한 소자의 유효장벽의 폭 감소를 보충할 수 있고, 밸리 전류(valley current)를 감소시키는 효과를 얻을 수 있어 결과적으로 높은 PVR을 얻게된다.Therefore, when the resonant voltage is applied, the energy of each quantum well can be aligned with the low quantum bond levels, thereby increasing the resonance tunneling effect through these matched states and obtaining a low pick voltage. And increase the pick current. In addition, the width of the first and third quantum barrier layers 12A and 12C is relatively smaller than the width of the second quantum barrier layer 12B, thereby reducing the capacitance of the device. When the off resonant voltage is applied, the width of the intermediate barrier layer (second quantum barrier layer) is relatively large to compensate for the reduction in the effective barrier width of the device due to the voltage drop, and the valley current (valley). current can be reduced, resulting in high PVR.

도2a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 에미터 서브-메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자의 단면도로서, 3단자(three-terminal) 구조의 2중 양자장벽층의 에미터 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자를 보이고 있다.FIG. 2A is a cross-sectional view of a quantum resonance tunneling device having an emitter sub-mesa array structure according to a second embodiment of the present invention, and has a emitter structure of a double quantum barrier layer having a three-terminal structure. FIG. The resonant tunneling device is shown.

도2a에 도시한 바와 같이 본 발명의 제 2실시예에 따른 양자 공진터널링 소자는, 기판(20), 기판(20) 상에 형성된 도전형 콜렉터(C), 콜렉터(C) 상에 차례로 형성된 콜렉터 전위장벽층(28), 전위변화흡수층(스페이서층)(29), 도전형 베이스층(B), 베이스층(B) 상에 차례로 적층된 제1 스페이서층(21A), 제1 양자장벽층(22A), 양자우물층(23), 제2 양자장벽층(22B) 및 제2 스페이서층(11B)으로 이루어지는 에미터 장벽층(EB)과 에미터 장벽층(EB) 상에 형성된 도전형 에미터 캡층(EC)으로 이루어지는 다수의 에미터(E) 서브-메사가 어레이를 구성한다. 에미터 장벽층(EB) 및 도전형 에미터 캡층(EC)으로 이루어지는 각 에미터 서브-메사는 절연층(24)으로 분리되고, 콜렉터(C)층 상에는 콜렉터 전극(25)이 형성되고, 베이스층(B) 상에는 베이스 전극(26)이 형성되고, 도전형 에미터 캡층(EC) 상에는 에미터 전극(27)이 형성된다. 상기 전위변화흡수층(29), 제1 및 제2 스페이서층(21A, 21B)은 도핑되지 않은 반도체층이며, 상기 층들은 도핑된 불순물의 확산을 차단하고 공진터널링 구조 내에서의 전압에 의한 전위 변화를 줄여주는 역할을 한다.As shown in FIG. 2A, the quantum resonance tunneling device according to the second embodiment of the present invention includes a substrate 20, a collector-type collector C formed on the substrate 20, and a collector formed sequentially on the collector C. A potential spacer layer 28, a potential change absorbing layer (spacer layer) 29, a conductive base layer (B), a first spacer layer (21A), and a first quantum barrier layer ( 22A), the emitter barrier layer EB consisting of the quantum well layer 23, the second quantum barrier layer 22B, and the second spacer layer 11B, and the conductive emitter formed on the emitter barrier layer EB. A plurality of emitter E sub-mesas consisting of the cap layer EC constitute the array. Each emitter sub-mesa consisting of an emitter barrier layer EB and a conductive emitter cap layer EC is separated by an insulating layer 24, a collector electrode 25 is formed on the collector C layer, and a base The base electrode 26 is formed on the layer B, and the emitter electrode 27 is formed on the conductive emitter cap layer EC. The potential change absorbing layer 29 and the first and second spacer layers 21A and 21B are undoped semiconductor layers, and the layers block the diffusion of the doped impurities and change the potential by voltage in the resonance tunneling structure. It serves to reduce.

도2b는 도2a에 보이는 양자 공진터널링 소자에서 작은 크기의 에미터 서브-메사가 2×2 어레이 형태로 배열된 것을 나타내는 수평단면도이고, 도2c는 도2a에 보이는 양자 공진터널링 소자에서 각 에미터 메사의 구조적 특성을 나타내는 수직단면도이다.FIG. 2B is a horizontal cross-sectional view showing that the emitter sub-mesas of small size are arranged in a 2 × 2 array in the quantum resonant tunneling device shown in FIG. 2A, and FIG. 2C is a view showing each emitter in the quantum resonant tunneling device shown in FIG. Vertical cross section showing the structural characteristics of the mesa.

전술한 본 발명의 제2 실시예의 2단자 2중장벽 공진터널링 소자는, 에미터 장벽층(EB) 및 도전형 에미터 캡층(EC)으로 이루어지는 다수의 에미터 메사가 어레이를 이루고, 양자우물층(23)의 폭이 비교적 크게 형성되어 낮은 동작 전압을 얻으면서 전류 특성 및 출력을 높일 수 있다.The two-terminal double barrier resonant tunneling element of the second embodiment of the present invention described above comprises a plurality of emitter mesas composed of an emitter barrier layer EB and a conductive emitter cap layer EC, and an quantum well layer. The width of 23 is relatively large, so that the current characteristics and output can be improved while obtaining a low operating voltage.

도3a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 에미터 서브-메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자의 단면도로서, 3단자 구조의 3중 양자장벽층의 에미터 장벽 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자를 보이고 있다.3A is a cross-sectional view of a quantum resonant tunneling device having an emitter sub-mesa array structure according to a third embodiment of the present invention, and has a quantum resonant tunneling device having an emitter barrier structure of a triple quantum barrier layer having a three-terminal structure. It is showing.

도3a에 도시한 바와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 양자 공진터널링 소자는, 기판(30), 기판(30) 상에 형성된 도전형 콜렉터(C), 도전형 콜렉터(C) 상에 형성된 콜렉터 전위장벽층(38), 전위변화흡수층(39), 도전형 베이스층(B), 도전형 베이스층(B) 상에 차례로 적층된 제1 스페이서층(31A), 제1 양자장벽층(32A), 제1 양자우물층(33A), 제2 양자장벽층(32B), 제2 양자우물층(33B), 제3 양자장벽층(32C) 및 제2 스페이서층(31B)으로 이루어지는 에미터 장벽층(EB)과 각 에미터 장벽층(EB) 상에 형성된 도전형 에미터 캡층(EC)으로 이루어진 다수의 에미터(E) 서브-메사가 어레이를 구성한다. 에미터 장벽층(EB) 및 도전형 에미터 캡층(EC)으로 이루어지는 각 에미터(E) 서브-메사는 절연층(34)으로 분리되고, 도전형 콜렉터(C)층 상에는 콜렉터 전극(35)이 형성되고, 도전형 베이스층(B) 상에는 베이스 전극(36)이 형성되며, 도전형 에미터 캡층(EC) 상에는 에미터 전극(37)이 형성된다. 상기 전위변화흡수층(39), 제1 및 제2 스페이서층(31A, 31B)은 도핑되지 않은 반도체층이다.As shown in FIG. 3A, the quantum resonance tunneling device according to the third exemplary embodiment of the present invention is formed on the substrate 30, the conductive collector C formed on the substrate 30, and the conductive collector C formed on the substrate 30. The first spacer layer 31A and the first quantum barrier layer 32A sequentially stacked on the collector potential barrier layer 38, the potential change absorbing layer 39, the conductive base layer B, and the conductive base layer B. ), The first quantum well layer 33A, the second quantum barrier layer 32B, the second quantum well layer 33B, the third quantum barrier layer 32C and the second spacer layer 31B. A plurality of emitter (E) sub-mesas consisting of a layer (EB) and a conductive emitter cap layer (EC) formed on each emitter barrier layer (EB) constitute an array. Each emitter (E) sub-mesa consisting of an emitter barrier layer (EB) and a conductive emitter cap layer (EC) is separated by an insulating layer 34, and a collector electrode 35 is formed on the conductive collector (C) layer. The base electrode 36 is formed on the conductive base layer B, and the emitter electrode 37 is formed on the conductive emitter cap layer EC. The potential change absorbing layer 39 and the first and second spacer layers 31A and 31B are undoped semiconductor layers.

도3b는 도3a에 보이는 양자 공진터널링 소자에서 작은 크기의 에미터 서브-메사가 1×2 어레이 형태로 배열된 것을 나타내는 수평단면도이고, 도3c는 도3a에 보이는 양자 공진터널링 소자에서 각 에미터의 구조 특성을 나타내는 수직단면도이다.FIG. 3B is a horizontal cross-sectional view showing that the emitter sub-mesas of small size are arranged in a 1 × 2 array in the quantum resonant tunneling device shown in FIG. 3A, and FIG. 3C is a view showing each emitter in the quantum resonant tunneling device shown in FIG. 3A. Vertical cross-sectional view showing the structural characteristics of.

전술한 본 발명의 제3 실시예의 2단자 3중장벽 공진터널링 소자는, 에미터 장벽층(EB) 및 도전형 에미터 캡층(EC)으로 이루어지는 다수의 에미터 서브-메사(emitter sub-mesa)가 어레이로 형성되어 낮은 동작 전압을 얻으면서 전류 특성 및 출력을 높일 수 있다.The two-terminal triple barrier resonant tunneling element of the third embodiment of the present invention described above comprises a plurality of emitter sub-mesa comprising an emitter barrier layer EB and a conductive emitter cap layer EC. Can be formed into an array to improve current characteristics and output while achieving low operating voltages.

한편, 전술한 제2 및 제3 실시예의 3단자 공진터널링 소자는 외부 전압이 인가될 때 에미터(E) 메사 어레이에서 전자들의 터널링이 일어나고 베이스 영역으로 전자 투사가 일어난다. 베이스층으로 투사된 전자들은 콜렉터 전위장벽층(28, 38)을 통과하여, 콜렉터층(C)에 이르게 된다. 이와 같은 구조에서, 스타크 쉬프트에 의한 양자 속박 준위들의 에너지 변화는 전위변화흡수층(완충층)(29, 39)의 넓이에 의해 조절될 수 있다.On the other hand, in the above-described three-terminal resonant tunneling elements of the second and third embodiments, tunneling of electrons occurs in the emitter E mesa array and an electron projection occurs in the base region when an external voltage is applied. The electrons projected to the base layer pass through the collector potential barrier layers 28 and 38 to reach the collector layer C. In such a structure, the energy change of the quantum bond levels by the stark shift can be controlled by the widths of the potential change absorbing layers (buffer layers) 29 and 39.

도4a, 도4b 및 도4c는 각각 본 발명의 제4 실시예에 따라 형성된 AlAs/GaAs 3중장벽 에미터 서브-메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자의 열평형 상태, 전자의 공진터널링 전압이 인가된 상태 및 비공진터널링 전압이 인가된 상태를 보이는 에너지 밴드 도표(energy band diagram)이다.4A, 4B, and 4C are thermal equilibrium states and electron resonance tunneling voltages of a quantum resonant tunneling device having an AlAs / GaAs triple barrier emitter sub-mesa array structure formed according to a fourth embodiment of the present invention, respectively. An energy band diagram showing an applied state and a non-resonant tunneling voltage applied state.

상기 AlAs/GaAs 3중장벽 에미터 메사 어레이 구조를 갖는 공진터널링 소자는 GaAs(001) 반절연 기판 위에 분자 빔 에피택시(MBE)로 성장되어 기판으로부터 0.5 ㎛ 두께를 갖는 n+형 GaAs 콜렉터층, 4.5 ㎚ 두께의 비도핑 GaAs 스페이서층, 1.6 ㎚ 폭의 비도핑 AlAs 제3 양자장벽층(B3), 4.5 ㎚ 폭의 비도핑 GaAs 제2 양자우물층(QW2), 2.9 ㎚ 폭의 비도핑 AlAs 제2 양자장벽층(B2), 5.8 ㎚ 폭의 비도핑 GaAs 제1 양자우물층(QW1), 1.6 ㎚ 폭의 비도핑 AlAs 제1 양자장벽층(B1), 4.5 ㎚ 폭의 비도핑 GaAs 스페이서층, 0.5 ㎛ 두께를 갖는 n+형 에미터 캡층으로 구성된다. 상기 n+형 GaAs 콜렉터층에는 1×1018-3농도의 실리콘이 주입되고, n+형 에미터 캡층에는 1×1018-3농도의 실리콘이 주입된다.The resonant tunneling device having the AlAs / GaAs triple-barrier emitter mesa array structure is grown on a GaAs (001) semi-insulated substrate by molecular beam epitaxy (MBE) and has an n + type GaAs collector layer having a thickness of 0.5 μm from the substrate, 4.5 nm thick undoped GaAs spacer layer, 1.6 nm wide undoped AlAs third quantum barrier layer (B 3 ), 4.5 nm wide undoped GaAs second quantum well layer (QW 2 ), 2.9 nm wide undoped AlAs second quantum barrier layer (B 2 ), undoped GaAs first quantum well layer (QW 1 ) of 5.8 nm width, undoped AlAs first quantum barrier layer (B 1 ) of 1.6 nm width, ratio of 4.5 nm wide A doped GaAs spacer layer, consisting of an n + type emitter cap layer having a thickness of 0.5 μm. The n + -type GaAs collector layer, and the silicon is injected in the concentration -3 1 × 10 18 ㎝, n + type emitter cap layer is 1 × 10 18-3 concentration of the silicon is injected in.

즉, 도4a는 전술한 바와 같이 형성된 AlAs/GaAs 3중장벽 에미터 서브-메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자에 전압을 인가하지 않았을 때, 즉 열평형 상태의 에너지 밴드 도표를 보이고, 도4b는 전자의 공진터널링 전압(electron resonant voltage)(Ver)을 인가하였을 때 각 양자우물들의 낮은 에너지를 갖는 양자속박 바닥준위(ground state)(E0 Q1,E0 Q2)들이 정렬된 것을 보이고, 도4c는 전자의 비공진전압 즉 오프-공진터널링 전압(electron off-resonant voltage)(Veor)을 인가하였을 때 소자의 동작 상태를 보이는 에너지 밴드 도표이다.That is, FIG. 4A shows an energy band diagram of thermal equilibrium when no voltage is applied to the quantum resonant tunneling element having the AlAs / GaAs triple barrier emitter sub-mesa array structure formed as described above, and FIG. 4B. Shows that when the electron resonant voltage ( Ver ) is applied, the quantum confinement ground states (E 0 Q1 , E 0 Q2 ) having the low energy of each quantum well are aligned. 4C is an energy band diagram showing the operating state of the device when an electron non-resonant voltage, i.e., an electron off-resonant voltage (V eor ) is applied.

도5a, 도5b 및 도5c는 각각 3중장벽 에미터 서브-메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 소자의 열평형 상태, 전자의 공진터널링 전압이 인가된 상태 및 비공진터널링 전압이 인가된 상태를 보이는 에너지 밴드 도표로서, 양자장벽층은 제5, 제4, 제3, 제2, 제1 양자장벽층(B5, B4, B3, B2, B1)들의 순으로 그 폭이 점차 증가하다가 다시 감소하고, 양자우물층은 제4, 제3, 제2 및 제1 양자우물층(QW4,QW3,QW2,QW1,)의 순으로 그 폭이 점차로 감소하는 비대칭적 구조의 양자 장벽층 및 양자우물층 갖는 양자 공진터널링 소자의 예를 보이는 것이다.5A, 5B, and 5C show a state of thermal equilibrium, a state in which an electron resonant tunneling voltage is applied, and a state in which a non-resonant tunneling voltage is applied, respectively, of a quantum resonant tunneling element having a triple barrier emitter sub-mesa array structure As the energy band diagram shown, the width of the quantum barrier layer is gradually increased in order of the fifth, fourth, third, second, and first quantum barrier layers B 5 , B 4 , B 3 , B 2 , and B 1 . The quantum well layer increases and decreases again, and the quantum well layer has an asymmetric structure in which the width gradually decreases in the order of the fourth, third, second, and first quantum well layers (QW 4 , QW 3 , QW 2 , QW 1 ,). An example of a quantum resonant tunneling device having a quantum barrier layer and a quantum well layer is shown.

도6a는 에미터 서브-메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 장치에서 에미터 메사 면적 변화에 따른 I-V 특성을 보이는 그래프로서, 종래 기술에 따라 AlAs/GaAs 3중장벽 구조로 이루어지며 2 × 4 ㎛2크기를 갖는 에미터 서브-메사 1개(1×1 어레이 구조)로 이루어진 경우(a), 전술한 본 발명의 제4 실시예에 따라 AlAs/GaAs 3중장벽 에미터 서브-메사 어레이 구조를 갖는 공진터널링 소자가 에미터 서브-메사 5개(1 × 5 어레이 구조)로 이루어진 경우(b), 에미터 서브-메사 9개(3 × 3 어레이 구조)로 이루어진 경우(c) 각각의 상온 전류-전압(I-V)간 특성 곡선 그래프이다.Figure 6a is the emitter sub-consists of a graph showing the IV characteristics of the emitter mesa area change in the quantum resonant tunneling device having a mesa array structure, AlAs / GaAs 3 heavy-wall structure according to the prior art 2 × 4 ㎛ 2 In the case of one emitter sub-mesa having a size (1 × 1 array structure) (a), according to the fourth embodiment of the present invention described above, an AlAs / GaAs triple barrier emitter sub-mesa array structure is provided. If the resonant tunneling element consists of five emitter sub-mesas (1 × 5 array structure) (b), and the emitter sub-mesas (9 × 3 × 3 array structure) (c) It is a characteristic curve graph between voltage (IV).

5개의 에미터 서브-메사로 이루어진 경우(b)는 전체 메사의 크기가 40㎛2가 되고, 9개의 에미터 메사로 이루어진 경우(c)는 전체 메사의 크기가 72 ㎛2가 되어, 2 × 4 ㎛2크기의 기본 에미터 서브-메사 1개로 이루어진 경우(a)에 비하여 실질적으로 에미터 메사의 크기가 증가된다. 도6a는 이와 같이 에미터 메사의 크기가 실질적으로 증가된 경우(b, c)에도 에미터 서브-메사 1개로 이루어져 상대적으로 메사 면적이 작은 경우(a)와 같이 0.12 V 부근에서 낮은 동작전압을 유지하면서, 제1 양자우물층(QW1)의 바닥준위(ground state)와 제2 양자우물층(QW2)의 바닥준위 정렬 상태(line-up state)를 통과하는 공진터널링의 픽전류가 (a)의 5배, 9배로 증가함을 보이고 있다. 즉, 도6a의 결과는 종래 단일 에미터 메사 구조의 양자 공진터널링 소자에서 픽전류를 증가시키기 위하여 에미터 메사의 면적을 증가시킬 때 발생하는 동작 전압 증가 문제점을 에미터 서브-메사 어레이 구조의 양자 공진터널링 소자를 제조함으로써 해결할 수 있음을 보이고 있다.In the case of five emitter sub-mesas (b), the size of the entire mesa is 40 μm.2(C) the total mesa size is 72 μm22 × 4 μm2Size The size of the emitter mesa is substantially increased compared to the case of (a) consisting of one basic emitter sub-mesa. FIG. 6A shows that even when the size of the emitter mesa is substantially increased (b, c), the emitter sub-mesa is composed of one emitter sub-mesa. While maintaining, the first quantum well layer (QW)OneGround state and second quantum well layer (QW)2It has been shown that the pick current of the resonant tunneling through the line-up state of) increases to 5 times and 9 times of (a). That is, the results of FIG. 6A show that the quantum resonant tunneling device of the conventional single emitter mesa structure has a problem of increasing the operating voltage that occurs when the area of the emitter mesa is increased to increase the pick current. It has been shown that this can be solved by manufacturing a resonant tunneling device.

도6b는 에미터 메사 어레이 구조를 갖는 양자 공진터널링 장치의 에미터 서브-메사 개수 변화에 따른 I-V 특성을 보이는 그래프로서, InGaAs/InAlAs 3중장벽 이종접합으로 형성되며 에미터 메사의 전체적인 크기가 6 ㎛2로 동일하지만 서브-메사의 수가 다른 경우를 비교한 것이다. 도6b에서 (d)는 크기가 2 × 3㎛2(6 ㎛2)인 단일 에미터 메사로 이루어지는 양자 공진터널링 소자의 전류-전압(I-V)간 특성 곡선 그래프를 나타내고, (e)는 각각의 크기가 1 × 3 ㎛2인 2개의 에미터 메사가 1 × 2 어레이 구조를 이루는 경우 메사 다이오드들의 전류-전압 간 특성 곡선 그래프이다. 도6b의 결과는 동일한 에미터 메사 면적을 가질지라도, 에미터 서브-메사가 1개로 구성된 소자의 경우(d)보다 에미터 서브-메사가 다수개(어레이)로 구성된 소자의 경우(e) NDR 영역이 낮은 전압쪽으로 이동되고 NDR 영역이 보다 더 잘 정의되고 있음을 보여주고 있다. 즉, 단일 에미터 메사 구조의 경우(d)가 다수의 에미터 서브-메사 구조의 경우(e) 보다 전류는 증가하지만, 동작전압이 높아져 회로가 불안정해지는 경향을 갖는다는 것을 알 수 있다.Figure 6b is a graph showing the IV characteristics according to the change in the number of emitter sub-mesa of the quantum resonant tunneling device having an emitter mesa array structure, formed of InGaAs / InAlAs triple barrier heterojunction and the overall size of the emitter mesa 6 This is a comparison of the case of the same μm 2 but different numbers of sub-mesas. In Fig. 6B, (d) shows a characteristic curve graph of current-voltage (IV) of a quantum resonant tunneling element composed of a single emitter mesa having a size of 2 × 3 μm 2 (6 μm 2 ). This is a graph of the current-voltage characteristic curve of mesa diodes when two emitter mesas having a size of 1 × 3 μm 2 form a 1 × 2 array structure. The results in FIG. 6B show that although the same emitter mesa area has the same emitter mesa area, in the case of a device composed of a plurality of emitter sub-mesas (arrays) than in a device composed of one emitter sub-mesa (e) NDR It shows that the region moves towards lower voltages and the NDR region is better defined. That is, it can be seen that the current in the case of the single emitter mesa structure (d) increases more than in the case of the multiple emitter sub-mesa structure (e), but the operating voltage becomes high and the circuit tends to be unstable.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary knowledge.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 이질접합 양자 공진터널링 소자 (resonant tunneling devices)의 에미터 메사를 작은 크기의 에미터 서브-메사들의 어레이 형태로 형성함으로써, 소자의 전기용량을 감소시키고, 전자의 공진터널링 효과를 증대시켜 상온의 낮은 동작전압에서 높은 픽전류와 낮은 픽전압을 구현할 수 있어 PVR 증가를 얻을 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 소자의 스피드 인덱스(speed index)를 개선시킬 수 있어 초고속 논리장치 및 스위칭 장치 등으로 응용 가능하다. 다시 말하면, 공진터널링 구조의 변수, 즉 위치변화, 이종접합물질들의 선택에 따른 양자우물 양자 준위의 변화 및 양자우물 준위 개수의 변화(multi level), 그리고 양자우물 개수의 변화 등에 따라 다양한 형태의 반도체 장치 테일러링(Tailoring)을 할 수 있어 논리소자의 개수를 줄일 수 있는 고속 논리 기능소자로 응용 가능하다.According to the present invention, the emitter mesa of heterojunction quantum resonant tunneling devices is formed in the form of an array of emitter sub-mesas of small size, thereby reducing the capacitance of the device and resonating electrons. By increasing the tunneling effect, a high pick current and a low pick voltage can be realized at a low operating voltage at room temperature, thereby increasing the PVR. Accordingly, the present invention can improve the speed index of the device can be applied to ultra-high speed logic device, switching device and the like. In other words, various types of semiconductors may be used according to variables of the resonant tunneling structure, that is, a change in position, a change in the quantum well quantum level according to the selection of heterojunction materials, a multi level in the number of quantum well levels, and a change in the number of quantum wells. The device can be tailored (Tailoring) can be applied as a high-speed logic functional device that can reduce the number of logic devices.

또한, 본 발명은 각 에미터 서브-메사의 에미터 장벽층을 이루는 양자장벽층의 폭 및 양자우물층의 폭을 각각 비대칭적으로 형성함으로써 상온(room temperature)에서 전기용량을 감소시키고, 공진터널링(resonant tunneling) 효과의 증대(enhancement)에 의한 높은 픽전류, 유효 에너지 장벽 증가에 의한 전류의 PVR 증가, 소자의 낮은 동작 전압의 특성을 성취하여 초 저전력 소모, 고출력, 광대역 오실레이터(oscillator) 등으로의 응용 가능한 개선된 고속 스위칭 장치 및 논리 장치로 응용될 수 있다.In addition, the present invention by reducing the capacitance at room temperature (resonant tunneling) by forming an asymmetrical width of the quantum barrier layer and the width of the quantum well layer constituting the emitter barrier layer of each emitter sub-mesa, respectively, resonant tunneling (resonant tunneling) high pick current due to enhancement effect, PVR increase of current due to increase of effective energy barrier, low operating voltage characteristics of the device to achieve ultra-low power consumption, high power, broadband oscillator, etc. It can be applied to improved high speed switching device and logic device.

Claims (7)

양자 공진터널링 소자(quantum resonant tunneling device)에 있어서,In quantum resonant tunneling device, 기판;Board; 상기 기판 상부에 형성된 제1 전도층;A first conductive layer formed on the substrate; 상기 제1 전도층 상에 적층된 에미터장벽(emitter barrier)층 및 에미터 캡(emitter cap)층으로 이루어지는 다수의 에미터 서브-메사(emitter sub-mesa)가 행렬로 배열된 에미터 서브-메사 어레이(array);Emitter sub-measuring a plurality of emitter sub-mesa consisting of an emitter barrier layer and an emitter cap layer stacked on the first conductive layer in a matrix Mesa arrays; 상기 에미터 서브-메사 어레이를 이루는 상기 각각의 에미터 서브-메사를 둘러싸는 절연막;An insulating film surrounding each emitter sub-mesa forming the emitter sub-mesa array; 상기 제1 전도층 상에 형성된 제1 전극; 및A first electrode formed on the first conductive layer; And 상기 에미터 캡층 상에 형성된 에미터 전극An emitter electrode formed on the emitter cap layer 을 포함하는 양자 공진터널링 소자.Quantum resonant tunneling device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판과 상기 제1 전도층 사이에 형성된 제2 전도층; 및A second conductive layer formed between the substrate and the first conductive layer; And 상기 제2 전도층 상에 형성된 제2 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 공진터널링 소자.And a second electrode formed on the second conductive layer. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제2 전도층과 상기 제1 전도층 사이에, 콜렉터 전위장벽층 및 전위변화흡수층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 공진터널링 소자.And between the second conductive layer and the first conductive layer, a collector potential barrier layer and a potential change absorbing layer. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 에미터 장벽층은,상기 콜렉터 상에 번갈아 적층된 n개()의 양자장벽(quantum barrier)층 및 n-1개의 양자우물(quantum well)층이 이질접합구조(heterojunction structure)를 이루는 것을 특징으로 하는 양자 공진터널링 소자.The emitter barrier layer, n pieces alternately stacked on the collector ( And a quantum barrier layer of n) and n-1 quantum well layers to form a heterojunction structure. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제1 전도층과 상기 에미터 장벽층 사이에 형성된 비도핑 제1 스페이서층; 및An undoped first spacer layer formed between the first conductive layer and the emitter barrier layer; And 상기 에미터 장벽층과 상기 에미터 캡층 사이에 형성된 비도핑 제2 스페이서층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 공진터널링 소자.And a undoped second spacer layer formed between the emitter barrier layer and the emitter cap layer. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 양자장벽층은 적어도 3층으로 이루어지고,The quantum barrier layer is at least three layers, 상기 기판에서 상기 에미터 전극 방향으로 상기 양자장벽층의 폭이 차례로 증가하다가 차례로 감소하는 것을 특징으로 하는 양자공진터널링 소자.And a width of the quantum barrier layer increases in a direction from the substrate toward the emitter electrode, and then decreases in sequence. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 양자우물층은 적어도 2개로 이루어지고,The quantum well layer is composed of at least two, 상기 양자우물층의 폭은 차례로 증가하거나 차례로 감소하는 것을 특징으로 하는 양자공진터널링 소자.A quantum well tunneling device, characterized in that the width of the quantum well layer increases in sequence or decreases in sequence.
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