JP3407264B2 - 単電子トランジスタ - Google Patents
単電子トランジスタInfo
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D30/40—FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単電子トランジスタに
関する。 【０００２】従来、図２を伴って次に述べる単電子トラ
ンジスタが提案されている。 【０００３】すなわち、内部に積層方向と直交する面に
沿って延長している２次元電子ガス層６を形成している
化合物半導体積層体１を有する。 【０００４】この場合、化合物半導体積層体１は、
（ａ）ｎ型を与える不純物またはｐ型を与える不純物の
いずれも意図的に導入していない化合物半導体基板乃至
層２と、（ｂ）その化合物半導体基板乃至層２に比し高
い伝導帯の下端を有し且つｎ型を与える不純物またはｐ
型を与える不純物のいずれも意図的に導入していないと
ともに比較的薄い厚さの化合物半導体層３と、（ｃ）化
合物半導体基板乃至層２に比し高い伝導帯の下端を有し
且つｎ型を与える不純物を導入しているとともに比較的
薄い厚さの化合物半導体層４とが、化合物半導体基板乃
至層２と化合物半導体層３との間にヘテロ接合５を形成
し且つ化合物半導体基板乃至層２のヘテロ接合５側に２
次元電子ガス層６を形成するように、それらの順に積層
されている構成を有すものとし得る。 【０００５】また、化合物半導体積層体１上に、２次元
電子ガス層６と接触するように設けられているソース電
極７Ｓ及びドレイン電極７Ｄ（図２Ｂでは省略されてい
る）を有する。 【０００６】この場合、ソース電極７Ｓ及びドレイン電
極７Ｄは、化合物半導体積層体１上に、それらソース電
極７Ｓ及びドレイン電極７Ｄの材料が化合物半導体基板
乃至層２内に終絡する深さに延長するように付されてい
るものとし得る。 【０００７】さらに、化合物半導体積層体１に、２次元
電子ガス層６からソース電極７Ｄ側のソース側２次元電
子ガス領域１０Ｓとドレイン電極７Ｄ側のドレイン側２
次元電子ガス領域１０Ｄとソース側２次元電子ガス領域
１０Ｓ及びドレイン側２次元電子ガス領域１０Ｄ間のド
ット状２次元電子ガス領域１０Ｔとを空乏層１１によっ
て形成しているまたは形成するように設けられている２
次元電子ガス領域形成手段１２とを有する。 【０００８】この場合、２次元電子ガス領域形成手段１
２は、化合物半導体積層体１上に、それとの間で化合物
半導体積層体１内に拡がる空乏層を形成するショットキ
接合を形成するように形成されているショットキ電極１
３と、化合物半導体積層体１上に、それとの間で化合物
半導体積層体１内に拡がる空乏層を形成するショットキ
接合を形成するように、遊端がショットキ電極１３のソ
ース電極７Ｓ側の端に対向するように延長しているショ
ットキ電極１４と、化合物半導体積層体１上に、それと
の間で化合物半導体積層体１内に拡がる空乏層を形成す
るショットキ接合を形成するように、遊端がショットキ
電極１３のドレイン電極７Ｄ側の端に対向するように延
長しているショットキ電極１５と、化合物半導体積層体
１上に、それとの間で化合物半導体積層体１内に拡がる
空乏層を形成するショットキ接合を形成するように、遊
端がショットキ電極１３のソース電極７Ｓ側の端に対向
するように延長しているショットキ電極１６とを有す
る。 【０００９】また、化合物半導体積層体１に、ドット状
２次元電子ガス領域１０Ｔにおける電子数を空乏層によ
って制御し、それによってソース電極７Ｓ及びドレイン
電極７Ｄ間に、単電子が、ソース側２次元電子ガス領域
１０Ｓ、２次元電子ガス領域形成手段１２の空乏層１１
のソース側２次元電子ガス領域１０Ｓ及びドット状２次
元電子ガス領域１０Ｔ間でなるソース側トンネル障壁１
８Ｓ、ドット状２次元電子ガス領域１０Ｔ、２次元電子
ガス領域形成手段１２の空乏層１１のドット状２次元電
子ガス領域１０Ｔ及びドレイン側２次元電子ガス領域間
１０Ｄでなるドレイン側トンネル障壁１８Ｄ、及びドレ
イン側２次元電子ガス領域１０Ｄを介して移動するのを
制御するように設けられた単電子移動制御手段１７とを
有する。 【００１０】この場合、単電子移動制御手段１７は、上
述した２次元電子ガス領域形成手段１２を構成している
ショットキ電極１６を有する。 【００１１】以上が、従来提案されている単電子トラン
ジスタの構成である。 【００１２】このような構成を有する従来の単電子トラ
ンジスタによれば、２次元電子ガス領域形成手段１２が
有するショットキ電極１３及びソース電極７Ｓ間、２次
元電子ガス領域形成手段１２が有するショットキ電極１
４及びソース電極７Ｓ間、２次元電子ガス領域形成手段
１２が有するショットキ電極１５及びソース電極７Ｓ
間、及び２次元電子ガス領域形成手段１２が有するショ
ットキ電極１６及びソース電極７Ｓ間に、それぞれ所要
のバイアス電圧を印加すればまたはある場合は印加しな
くても、上述したソース側２次元電子ガス領域１０Ｓ、
ドレイン側２次元電子ガス領域１０Ｄ、及びそれらソー
ス側２次元電子ガス領域１０Ｓ及びドレイン側２次元電
子ガス領域１０Ｄ間のドット状２次元電子ガス領域１０
Ｔが形成されまたは形成されている。 【００１３】また、このような状態から、単電子移動度
制御手段１７が有するショットキ電極１６及びソース電
極７Ｓ間に制御用電圧を印加すれば（上述したバイアス
電圧に印加している場合、それに重畳して）、その制御
用電圧に応じて、ショットキ電極１６のショットキ接合
からの空乏層の拡がりが制御されることによって、ドッ
ト状２次元電子ガス領域１０Ｔの大きさが制御され、従
って、ドット状２次元電子ガス領域１０Ｔでの電子数が
制御される。 【００１４】以上のことから、図２に示す従来の単電子
トランジスタによれば、単電子トランジスタとしての機
能を呈する。 【００１５】 【発明が解決しようとする課題】図２に示す従来の単電
子トランジスタの場合、ソース側２次元電子ガス領域１
０Ｓ、ドレイン側２次元電子ガス領域１０Ｄ及びドット
状２次元電子ガス領域１０Ｔを形成しているまたは形成
する２次元電子ガス領域形成手段１２が、４つのショッ
トキ電極１３、１４、１５及び１６という多くのショッ
トキ電極を有して構成されているので、ソース側２次元
電子ガス領域１０Ｓ、ドレイン側２次元電子ガス領域１
０Ｄ及びドット状２次元電子ガス領域１０Ｔを形成して
いるまたは形成するのに困難を伴う。このことは、単電
子トランジスタとしての機能を高い効率で得べく、ドッ
ト状２次元電子ガス領域１０Ｔが微細に形成されまたは
形成されているものにしようとすれば、なおさらであ
る。 【００１６】また、２次元電子ガス領域形成手段１２を
構成しているショットキ電極１３及びショットキ電極１
４中のいずれか一方または双方とソース電極７Ｓとの間
にバイアス電圧を印加するとして、そのバイアス電圧を
調整すれば、空乏層１１のソース側２次元電子ガス領域
１０Ｓ及びドット状２次元電子ガス領域１０Ｔ間でなる
ソース側トンネル障壁１８Ｓの長さ、従ってそのソース
側トンネル障壁１８Ｓを電子が透過する透過率を制御す
ることができ、また、２次元電子ガス領域形成手段１２
を構成しているショットキ電極１３及びショットキ電極
１５中のいずれか一方または双方とソース電極７Ｓとの
間にバイアス電圧を印加するとして、そのバイアス電圧
を調整すれば、空乏層１１のドレイン側２次元電子ガス
領域１０Ｄ及びドット状２次元電子ガス領域１０Ｔ間で
なるドレイン側トンネル障壁１８Ｄの長さ、従ってその
ドレイン側トンネル障壁１８Ｄを電子が透過する透過率
を制御することができるが、このようにすれば、ドット
状２次元電子ガス領域１０Ｔの大きさ、従ってドット状
２次元電子ガス領域１０Ｔでの電子数が比較的大きく変
更し、また、単電子移動制御手段１７を構成しているシ
ョットキ電極１６及びソース電極７Ｓ間の制御電圧によ
って、ドット状２次元電子ガス領域１０Ｔの大きさ、従
ってドット状２次元電子ガス領域１０Ｔでの電子数を制
御すれば、上述したソース側トンネル障壁１０Ｓ及びド
レイン側トンネル障壁１０Ｄの双方の長さが比較的大き
く変更することから、単電子トランジスタとしての機能
を、所期の機能で、容易に得ることができない、という
欠点を有していた。 【００１７】よって、本発明は、上述した欠点のない、
新規な単電子トランジスタを提案せんとするものであ
る。 【００１８】 【課題を解決するための手段】本発明による単電子トラ
ンジスタは、図２に示す従来の単電子トランジスタの場
合と同様に、（ｉ）内部に積層方向と直交する面に沿っ
て延長している２次元電子ガス層を形成している化合物
半導体積層体と、（ｉｉ）その化合物半導体積層体に、
上記２次元電子ガス層と接触するように設けられている
ソース電極及びドレイン電極と、（ｉｉｉ）上記化合物
半導体積層体に、上記２次元電子ガス層から上記ソース
電極側のソース側２次元電子ガス領域と上記ドレイン電
極側のドレイン側２次元電子ガス領域と上記ソース側２
次元電子ガス領域及びドレイン側２次元電子ガス領域間
のドット状２次元電子ガス領域とを空乏層によって形成
しているまたは形成するように設けられている２次元電
子ガス領域形成手段と、（ｉｖ）上記化合物半導体積層
体に、上記ドット状２次元電子ガス領域における電子数
を空乏層によって制御し、それによって上記ソース電極
及びドレイン電極間に、単電子が、上記ソース側２次元
電子ガス領域、上記２次元電子ガス領域形成手段の上記
空乏層の上記ソース側２次元電子ガス領域及び上記ドッ
ト状２次元電子ガス領域間でなるソース側トンネル障
壁、上記ドット状２次元電子ガス領域、上記２次元電子
ガス領域形成手段の上記空乏層の上記ドット状２次元電
子ガス領域及びドレイン側２次元電子ガス領域間でなる
ドレイン側トンネル障壁、及び上記ドレイン側２次元電
子ガス領域を介して移動するのを制御するように設けら
れている単電子移動制御手段とを有する。 【００１９】しかしながら、本発明による単電子トラン
ジスタは、このような構成を有する単電子トランジスタ
において、（ｖ）上記２次元電子ガス領域形成手段が、
上記化合物半導体積層体内に、上記化合物半導体積層体
内に上方からみて上記２次元電子ガス層の上記ソース電
極及び上記ドレイン電極との接触領域を挟むように延長
している線状乃至帯状の第１及び第２の空乏層がそれぞ
れ形成されるように第１及び第２のイオン注入領域によ
ってそれぞれ形成されている線乃至帯状の第１及び第２
の空乏層形成領域と、上記化合物半導体積層体上に、上
方からみて、ともに上記第１及び第２の空乏層形成領域
を横切って延長し且つ上記化合物半導体積層体との間で
上記化合物半導体積層体内に拡がる複数の空乏層をそれ
ぞれ形成する複数のショットキ接合をそれぞれ形成する
ように形成されている複数のショットキ電極とを有し、
また、上記単電子移動制御手段が、上記化合物半導体積
層体に、上方からみて、上記２次元電子ガス層と上記第
１の空乏層形成領域からみて上記第１及び第２の空乏層
形成領域間の領域側とは反対側において接触するように
設けられている第１の制御用電極と、上記化合物半導体
積層体に、上方からみて、上記２次元電子ガス層と上記
第２の空乏層形成領域からみて上記第１及び第２の空乏
層形成領域間の領域側とは反対側において接触するよう
に設けられている第２の制御用電極とのうちのいずれか
一方または双方を有する。 【００２０】 【作用・効果】本発明による単電子トランジスタによれ
ば、図２で前述した従来の単電子トランジスタの場合と
同様に、２次元電子ガス領域形成手段によって、ソース
側２次元電子ガス領域、ドレイン側２次元電子ガス領
域、及びそれらソース側２次元電子ガス領域及びドレイ
ン側２次元電子ガス領域間のドット状２次元電子ガス領
域が形成されまたは形成されている。 【００２１】また、このような状態から、図２で前述し
た従来の単電子トランジスタの場合と同様に、単電子移
動度制御手段によって、ドット状２次元電子ガス領域の
大きさが制御され、従って、ドット状２次元電子ガス領
域での電子数が制御される。 【００２２】以上のことから、本発明による単電子トラ
ンジスタによれば、図２で前述した従来の単電子トラン
ジスタの場合と同様に、単電子トランジスタとしての機
能を呈する。 【００２３】しかしながら、本発明による単電子トラン
ジスタの場合、ソース側２次元電子ガス領域、ドレイン
側２次元電子ガス領域及びドット状２次元電子ガス領域
を形成しているまたは形成する２次元電子ガス領域形成
手段が、第１及び第２の空乏層形成領域と複数のショッ
トキ電極とで構成されているので、ソース側２次元電子
ガス領域、ドレイン側２次元電子ガス領域及びドット状
２次元電子ガス領域を形成しているまたは形成するの
が、図２に示す従来の単電子トランジスタの場合に比し
容易である。また、このため、単電子トランジスタとし
ての機能を高い効率で得べく、ドット状２次元電子ガス
領域をより微細に形成することができる。 【００２４】また、２次元電子ガス領域形成手段１２を
構成している一のショットキ電極とソース電極との間に
バイアス電圧を印加するとして、そのバイアス電圧を調
整すれば、その一のショットキ電極のショットキ接合か
ら拡がっている空乏層であるソース側２次元電子ガス領
域及びドット状２次元電子ガス領域間のソース側トンネ
ル障壁の長さ、従ってそのソース側トンネル障壁を電子
が透過する透過率を制御することができ、また、他のシ
ョットキ電極とソース電極との間にバイアス電圧を印加
するとして、そのバイアス電圧を調整すれば、その他の
ショットキ電極のショットキ接合から拡がっている空乏
層のドレイン側２次元電子ガス領域及びドット状２次元
電子ガス領域間でなるドレイン側トンネル障壁の長さ、
従ってそのドレイン側トンネル障壁を電子が透過する透
過率を制御することができ、そして、この場合、ドット
状２次元電子ガス領域の大きさ、従ってドット状２次元
電子ガス領域での電子数が変更するとしても、その変更
が、図２で前述した従来の単電子トランジスタの場合に
比し格段的に小さく、また、単電子移動制御手段を構成
している制御用電極とソース電極との間の制御電圧によ
って、ドット状２次元電子ガス領域の大きさ、従ってド
ット状２次元電子ガス領域での電子数を制御しても、上
述したソース側トンネル障壁及びドレイン側トンネル障
壁の双方の長さが実質的に変更することはなく、よっ
て、単電子トランジスタとしての機能を、所期の機能
で、図２で前述した従来の単電子トランジスタの場合に
比し、容易に得ることができる。 【００２５】 【実施例】次に、図１を伴って本発明による単電子トラ
ンジスタの実施例を述べよう。 【００２６】図１において、図２との対応部分には同一
符号を付して示す。 【００２７】すなわち、図２で前述した従来の単電子ト
ランジスタの場合と同様に、内部に積層方向と直交する
面に沿って延長している２次元電子ガス層６を形成して
いる化合物半導体積層体１を有する。 【００２８】この場合、化合物半導体積層体１は、図２
で前述した従来の単電子トランジスタの場合と同様に、
（ａ）ｎ型を与える不純物またはｐ型を与える不純物の
いずれも意図的に導入していない化合物半導体基板乃至
層２と、（ｂ）その化合物半導体基板乃至層２に比し高
い伝導帯の下端を有し且つｎ型を与える不純物またはｐ
型を与える不純物のいずれも意図的に導入していないと
ともに比較的薄い厚さの化合物半導体層３と、（ｃ）化
合物半導体基板乃至層２に比し高い伝導帯の下端を有し
且つｎ型を与える不純物を導入しているとともに比較的
薄い厚さの化合物半導体層４とが、化合物半導体基板乃
至層２と化合物半導体層３との間にヘテロ接合５を形成
し且つ化合物半導体基板乃至層２のヘテロ接合５側に２
次元電子ガス層６を形成するように、それらの順に積層
されている構成を有すものとし得る。 【００２９】また、化合物半導体積層体１上に、図２で
前述した従来の単電子トランジスタの場合と同様に、２
次元電子ガス層６と接触するように設けられているソー
ス電極７Ｓ及びドレイン電極７Ｄ（図１Ｂでは省略され
ている）を有する。 【００３０】この場合、ソース電極７Ｓ及びドレイン電
極７Ｄは、図２で前述した従来の単電子トランジスタの
場合と同様に、化合物半導体積層体１上に、それらソー
ス電極７Ｓ及びドレイン電極７Ｄの材料が化合物半導体
基板乃至層２内に終絡する深さに延長するように付され
ているものとし得る。 【００３１】さらに、化合物半導体積層体１に、図２で
前述した従来の単電子トランジスタの場合に準じて、２
次元電子ガス層６からソース電極７Ｄ側のソース側２次
元電子ガス領域１０Ｓとドレイン電極７Ｄ側のドレイン
側２次元電子ガス領域１０Ｄとソース側２次元電子ガス
領域１０Ｓ及びドレイン側２次元電子ガス領域１０Ｄ間
のドット状２次元電子ガス領域１０Ｔとを空乏層１１に
よって形成しているまたは形成するように設けられてい
る２次元電子ガス領域形成手段１２とを有する。 【００３２】この場合、２次元電子ガス領域形成手段１
２は、化合物半導体積層体１内に、化合物半導体積層体
１内に上方からみて２次元電子ガス層６のソース電極７
Ｓ及びドレイン電極７Ｄとの接触領域を挟むように延長
している線状乃至帯状の第１及び第２の空乏層２１及び
２４がそれぞれ形成されるように第１及び第２のイオン
注入領域２０及び２３によってそれぞれ形成されている
線乃至帯状の第１及び第２の空乏層形成領域２２及び２
５と、化合物半導体積層体１上に、上方からみて、とも
に第１及び第２の空乏層形成領域２２及び２５を横切っ
て延長し且つ化合物半導体積層体１との間で化合物半導
体積層体１内に拡がる複数の空乏層をそれぞれ形成する
複数のショットキ接合をそれぞれ形成するように形成さ
れている複数例えば２つののショットキ電極２６及び２
７とを有する。また、単電子移動制御手段１７が、化合
物半導体積層体１に、上方からみて、２次元電子ガス層
６と第１の空乏層形成領域２１からみて第１及び第２の
空乏層形成領域２２及び２５間の領域側とは反対側の領
域２８Ａにおいて接触するように設けられている第１の
制御用電極２９Ａと、化合物半導体積層体１に、上方か
らみて、２次元電子ガス層６と第２の空乏層形成領域２
５からみて第１及び第２の空乏層形成領域２２及び２５
間の領域側とは反対側の領域２８Ｂにおいて接触するよ
うに設けられている第２の制御用電極２９Ｂとのうちの
いずれか一方または双方（図においては双方）を有す
る。 【００３３】以上が、本発明による単電子トランジスタ
の実施例の構成である。 【００３４】このような構成を有する本発明による単電
子トランジスタによれば、２次元電子ガス領域形成手段
１２が有するショットキ電極２６及びソース電極７Ｓ
間、及び２次元電子ガス領域形成手段１２が有するショ
ットキ電極２７及びソース電極７Ｓ間にそれぞれ所要の
バイアス電圧を印加すればまたはある場合は印加しなく
ても、上述したソース側２次元電子ガス領域１０Ｓ、ド
レイン側２次元電子ガス領域１０Ｄ、及びそれらソース
側２次元電子ガス領域１０Ｓ及びドレイン側１０Ｄ間の
ドット状２次元電子ガス領域１０Ｔが形成されまたは形
成されている。 【００３５】また、このような状態から、単電子移動度
制御手段１７が有する第１の制御用電極２９Ａ及びソー
ス電極７Ｓ間、及び第２の制御用電極２９Ｂ及びソース
電極７Ｓ間中のいずれか一方または双方にそれぞれ制御
用電圧を印加すれば、その制御用電圧に応じて、空乏層
形成領域２２の空乏層２０の拡がり及び空乏層形成領域
２５の空乏層２４の拡がりが制御されることによって、
ドット状２次元電子ガス領域１０Ｔの大きさが制御さ
れ、従って、ドット状２次元電子ガス領域１０Ｔでの電
子数が制御される。 【００３６】以上のことから、図１に示す本発明による
単電子トランジスタの場合も、図２に示す従来の単電子
トランジスタの場合と同様に、単電子トランジスタとし
ての機能を呈する。 【００３７】しかしながら、図１に示す本発明による単
電子トランジスタの場合、ソース側２次元電子ガス領域
１０Ｓ、ドレイン側２次元電子ガス領域１０Ｄ及びドッ
ト状２次元電子ガス領域１０Ｔを形成している２次元電
子ガス領域形成手段１２が、第１及び第２の空乏層形成
領域２２及び２５とショットキ電極２６及び２７とを有
して構成されているので、ソース側２次元電子ガス領域
１０Ｓ、ドレイン側２次元電子ガス領域１０Ｄ及びドッ
ト状２次元電子ガス領域１０Ｔを形成しているまたは形
成するのが、図２に示す従来の単電子トランジスタの場
合に比し容易である。また、このため、単電子トランジ
スタとしての機能を高い効率で得べく、ドット状２次元
電子ガス領域１０Ｔをより微細に形成することができ
る。 【００３８】また、２次元電子ガス領域形成手段１２を
構成しているショットキ電極２６とソース電極７Ｓとの
間にバイアス電圧を印加するとして、そのバイアス電圧
を調整すれば、ショットキ電極２６のショットキ接合か
ら拡がっている空乏層でなるソース側２次元電子ガス領
域１０Ｓ及びドット状２次元電子ガス領域１０Ｔ間のソ
ース側トンネル障壁１８Ｓの長さ、従ってそのソース側
トンネル障壁１８Ｓを電子が透過する透過率を制御する
ことができ、また、ショットキ電極２７とソース電極７
Ｓとの間にバイアス電圧を印加するとして、そのバイア
ス電圧を調整すれば、ショットキ電極２７のショットキ
接合から拡がっている空乏層でなるドレイン側２次元電
子ガス領域１０Ｄ及びドット状２次元電子ガス領域１０
Ｔ間のドレイン側トンネル障壁１８Ｄの長さ、従ってそ
のドレイン側トンネル障壁１８Ｄを電子が透過する透過
率を制御することができ、そして、この場合、ドット状
２次元電子ガス領域１０Ｔの大きさ、従ってドット状２
次元電子ガス領域１０Ｔでの電子数が変更するとして
も、その変更が図２で前述した従来の単電子トランジス
タの場合に比し、格段的に小さく、また、単電子移動制
御手段１７を構成している制御用電極２９Ａ及び２９Ｂ
中のいずれか一方または双方とソース電極７Ｓとの間の
制御電圧によって、ドット状２次元電子ガス領域１０Ｔ
の大きさ、従ってドット状２次元電子ガス領域１０Ｔで
の電子数を制御しても、上述したソース側トンネル障壁
１０Ｓ及びドレイン側トンネル障壁１０Ｄの双方の長さ
が実質的に変更することはなく、よって、単電子トラン
ジスタとしての機能を、所期の機能で、図２で前述した
従来の単電子トランジスタの場合に比し、容易に得るこ
とができる。 【００３９】なお、上述においては、本発明による単電
子トランジスタの１つの実施例を示したに留まり、本発
明の精神を脱することなしに種々の変型、変更をなし得
るであろう。
関する。 【０００２】従来、図２を伴って次に述べる単電子トラ
ンジスタが提案されている。 【０００３】すなわち、内部に積層方向と直交する面に
沿って延長している２次元電子ガス層６を形成している
化合物半導体積層体１を有する。 【０００４】この場合、化合物半導体積層体１は、
（ａ）ｎ型を与える不純物またはｐ型を与える不純物の
いずれも意図的に導入していない化合物半導体基板乃至
層２と、（ｂ）その化合物半導体基板乃至層２に比し高
い伝導帯の下端を有し且つｎ型を与える不純物またはｐ
型を与える不純物のいずれも意図的に導入していないと
ともに比較的薄い厚さの化合物半導体層３と、（ｃ）化
合物半導体基板乃至層２に比し高い伝導帯の下端を有し
且つｎ型を与える不純物を導入しているとともに比較的
薄い厚さの化合物半導体層４とが、化合物半導体基板乃
至層２と化合物半導体層３との間にヘテロ接合５を形成
し且つ化合物半導体基板乃至層２のヘテロ接合５側に２
次元電子ガス層６を形成するように、それらの順に積層
されている構成を有すものとし得る。 【０００５】また、化合物半導体積層体１上に、２次元
電子ガス層６と接触するように設けられているソース電
極７Ｓ及びドレイン電極７Ｄ（図２Ｂでは省略されてい
る）を有する。 【０００６】この場合、ソース電極７Ｓ及びドレイン電
極７Ｄは、化合物半導体積層体１上に、それらソース電
極７Ｓ及びドレイン電極７Ｄの材料が化合物半導体基板
乃至層２内に終絡する深さに延長するように付されてい
るものとし得る。 【０００７】さらに、化合物半導体積層体１に、２次元
電子ガス層６からソース電極７Ｄ側のソース側２次元電
子ガス領域１０Ｓとドレイン電極７Ｄ側のドレイン側２
次元電子ガス領域１０Ｄとソース側２次元電子ガス領域
１０Ｓ及びドレイン側２次元電子ガス領域１０Ｄ間のド
ット状２次元電子ガス領域１０Ｔとを空乏層１１によっ
て形成しているまたは形成するように設けられている２
次元電子ガス領域形成手段１２とを有する。 【０００８】この場合、２次元電子ガス領域形成手段１
２は、化合物半導体積層体１上に、それとの間で化合物
半導体積層体１内に拡がる空乏層を形成するショットキ
接合を形成するように形成されているショットキ電極１
３と、化合物半導体積層体１上に、それとの間で化合物
半導体積層体１内に拡がる空乏層を形成するショットキ
接合を形成するように、遊端がショットキ電極１３のソ
ース電極７Ｓ側の端に対向するように延長しているショ
ットキ電極１４と、化合物半導体積層体１上に、それと
の間で化合物半導体積層体１内に拡がる空乏層を形成す
るショットキ接合を形成するように、遊端がショットキ
電極１３のドレイン電極７Ｄ側の端に対向するように延
長しているショットキ電極１５と、化合物半導体積層体
１上に、それとの間で化合物半導体積層体１内に拡がる
空乏層を形成するショットキ接合を形成するように、遊
端がショットキ電極１３のソース電極７Ｓ側の端に対向
するように延長しているショットキ電極１６とを有す
る。 【０００９】また、化合物半導体積層体１に、ドット状
２次元電子ガス領域１０Ｔにおける電子数を空乏層によ
って制御し、それによってソース電極７Ｓ及びドレイン
電極７Ｄ間に、単電子が、ソース側２次元電子ガス領域
１０Ｓ、２次元電子ガス領域形成手段１２の空乏層１１
のソース側２次元電子ガス領域１０Ｓ及びドット状２次
元電子ガス領域１０Ｔ間でなるソース側トンネル障壁１
８Ｓ、ドット状２次元電子ガス領域１０Ｔ、２次元電子
ガス領域形成手段１２の空乏層１１のドット状２次元電
子ガス領域１０Ｔ及びドレイン側２次元電子ガス領域間
１０Ｄでなるドレイン側トンネル障壁１８Ｄ、及びドレ
イン側２次元電子ガス領域１０Ｄを介して移動するのを
制御するように設けられた単電子移動制御手段１７とを
有する。 【００１０】この場合、単電子移動制御手段１７は、上
述した２次元電子ガス領域形成手段１２を構成している
ショットキ電極１６を有する。 【００１１】以上が、従来提案されている単電子トラン
ジスタの構成である。 【００１２】このような構成を有する従来の単電子トラ
ンジスタによれば、２次元電子ガス領域形成手段１２が
有するショットキ電極１３及びソース電極７Ｓ間、２次
元電子ガス領域形成手段１２が有するショットキ電極１
４及びソース電極７Ｓ間、２次元電子ガス領域形成手段
１２が有するショットキ電極１５及びソース電極７Ｓ
間、及び２次元電子ガス領域形成手段１２が有するショ
ットキ電極１６及びソース電極７Ｓ間に、それぞれ所要
のバイアス電圧を印加すればまたはある場合は印加しな
くても、上述したソース側２次元電子ガス領域１０Ｓ、
ドレイン側２次元電子ガス領域１０Ｄ、及びそれらソー
ス側２次元電子ガス領域１０Ｓ及びドレイン側２次元電
子ガス領域１０Ｄ間のドット状２次元電子ガス領域１０
Ｔが形成されまたは形成されている。 【００１３】また、このような状態から、単電子移動度
制御手段１７が有するショットキ電極１６及びソース電
極７Ｓ間に制御用電圧を印加すれば（上述したバイアス
電圧に印加している場合、それに重畳して）、その制御
用電圧に応じて、ショットキ電極１６のショットキ接合
からの空乏層の拡がりが制御されることによって、ドッ
ト状２次元電子ガス領域１０Ｔの大きさが制御され、従
って、ドット状２次元電子ガス領域１０Ｔでの電子数が
制御される。 【００１４】以上のことから、図２に示す従来の単電子
トランジスタによれば、単電子トランジスタとしての機
能を呈する。 【００１５】 【発明が解決しようとする課題】図２に示す従来の単電
子トランジスタの場合、ソース側２次元電子ガス領域１
０Ｓ、ドレイン側２次元電子ガス領域１０Ｄ及びドット
状２次元電子ガス領域１０Ｔを形成しているまたは形成
する２次元電子ガス領域形成手段１２が、４つのショッ
トキ電極１３、１４、１５及び１６という多くのショッ
トキ電極を有して構成されているので、ソース側２次元
電子ガス領域１０Ｓ、ドレイン側２次元電子ガス領域１
０Ｄ及びドット状２次元電子ガス領域１０Ｔを形成して
いるまたは形成するのに困難を伴う。このことは、単電
子トランジスタとしての機能を高い効率で得べく、ドッ
ト状２次元電子ガス領域１０Ｔが微細に形成されまたは
形成されているものにしようとすれば、なおさらであ
る。 【００１６】また、２次元電子ガス領域形成手段１２を
構成しているショットキ電極１３及びショットキ電極１
４中のいずれか一方または双方とソース電極７Ｓとの間
にバイアス電圧を印加するとして、そのバイアス電圧を
調整すれば、空乏層１１のソース側２次元電子ガス領域
１０Ｓ及びドット状２次元電子ガス領域１０Ｔ間でなる
ソース側トンネル障壁１８Ｓの長さ、従ってそのソース
側トンネル障壁１８Ｓを電子が透過する透過率を制御す
ることができ、また、２次元電子ガス領域形成手段１２
を構成しているショットキ電極１３及びショットキ電極
１５中のいずれか一方または双方とソース電極７Ｓとの
間にバイアス電圧を印加するとして、そのバイアス電圧
を調整すれば、空乏層１１のドレイン側２次元電子ガス
領域１０Ｄ及びドット状２次元電子ガス領域１０Ｔ間で
なるドレイン側トンネル障壁１８Ｄの長さ、従ってその
ドレイン側トンネル障壁１８Ｄを電子が透過する透過率
を制御することができるが、このようにすれば、ドット
状２次元電子ガス領域１０Ｔの大きさ、従ってドット状
２次元電子ガス領域１０Ｔでの電子数が比較的大きく変
更し、また、単電子移動制御手段１７を構成しているシ
ョットキ電極１６及びソース電極７Ｓ間の制御電圧によ
って、ドット状２次元電子ガス領域１０Ｔの大きさ、従
ってドット状２次元電子ガス領域１０Ｔでの電子数を制
御すれば、上述したソース側トンネル障壁１０Ｓ及びド
レイン側トンネル障壁１０Ｄの双方の長さが比較的大き
く変更することから、単電子トランジスタとしての機能
を、所期の機能で、容易に得ることができない、という
欠点を有していた。 【００１７】よって、本発明は、上述した欠点のない、
新規な単電子トランジスタを提案せんとするものであ
る。 【００１８】 【課題を解決するための手段】本発明による単電子トラ
ンジスタは、図２に示す従来の単電子トランジスタの場
合と同様に、（ｉ）内部に積層方向と直交する面に沿っ
て延長している２次元電子ガス層を形成している化合物
半導体積層体と、（ｉｉ）その化合物半導体積層体に、
上記２次元電子ガス層と接触するように設けられている
ソース電極及びドレイン電極と、（ｉｉｉ）上記化合物
半導体積層体に、上記２次元電子ガス層から上記ソース
電極側のソース側２次元電子ガス領域と上記ドレイン電
極側のドレイン側２次元電子ガス領域と上記ソース側２
次元電子ガス領域及びドレイン側２次元電子ガス領域間
のドット状２次元電子ガス領域とを空乏層によって形成
しているまたは形成するように設けられている２次元電
子ガス領域形成手段と、（ｉｖ）上記化合物半導体積層
体に、上記ドット状２次元電子ガス領域における電子数
を空乏層によって制御し、それによって上記ソース電極
及びドレイン電極間に、単電子が、上記ソース側２次元
電子ガス領域、上記２次元電子ガス領域形成手段の上記
空乏層の上記ソース側２次元電子ガス領域及び上記ドッ
ト状２次元電子ガス領域間でなるソース側トンネル障
壁、上記ドット状２次元電子ガス領域、上記２次元電子
ガス領域形成手段の上記空乏層の上記ドット状２次元電
子ガス領域及びドレイン側２次元電子ガス領域間でなる
ドレイン側トンネル障壁、及び上記ドレイン側２次元電
子ガス領域を介して移動するのを制御するように設けら
れている単電子移動制御手段とを有する。 【００１９】しかしながら、本発明による単電子トラン
ジスタは、このような構成を有する単電子トランジスタ
において、（ｖ）上記２次元電子ガス領域形成手段が、
上記化合物半導体積層体内に、上記化合物半導体積層体
内に上方からみて上記２次元電子ガス層の上記ソース電
極及び上記ドレイン電極との接触領域を挟むように延長
している線状乃至帯状の第１及び第２の空乏層がそれぞ
れ形成されるように第１及び第２のイオン注入領域によ
ってそれぞれ形成されている線乃至帯状の第１及び第２
の空乏層形成領域と、上記化合物半導体積層体上に、上
方からみて、ともに上記第１及び第２の空乏層形成領域
を横切って延長し且つ上記化合物半導体積層体との間で
上記化合物半導体積層体内に拡がる複数の空乏層をそれ
ぞれ形成する複数のショットキ接合をそれぞれ形成する
ように形成されている複数のショットキ電極とを有し、
また、上記単電子移動制御手段が、上記化合物半導体積
層体に、上方からみて、上記２次元電子ガス層と上記第
１の空乏層形成領域からみて上記第１及び第２の空乏層
形成領域間の領域側とは反対側において接触するように
設けられている第１の制御用電極と、上記化合物半導体
積層体に、上方からみて、上記２次元電子ガス層と上記
第２の空乏層形成領域からみて上記第１及び第２の空乏
層形成領域間の領域側とは反対側において接触するよう
に設けられている第２の制御用電極とのうちのいずれか
一方または双方を有する。 【００２０】 【作用・効果】本発明による単電子トランジスタによれ
ば、図２で前述した従来の単電子トランジスタの場合と
同様に、２次元電子ガス領域形成手段によって、ソース
側２次元電子ガス領域、ドレイン側２次元電子ガス領
域、及びそれらソース側２次元電子ガス領域及びドレイ
ン側２次元電子ガス領域間のドット状２次元電子ガス領
域が形成されまたは形成されている。 【００２１】また、このような状態から、図２で前述し
た従来の単電子トランジスタの場合と同様に、単電子移
動度制御手段によって、ドット状２次元電子ガス領域の
大きさが制御され、従って、ドット状２次元電子ガス領
域での電子数が制御される。 【００２２】以上のことから、本発明による単電子トラ
ンジスタによれば、図２で前述した従来の単電子トラン
ジスタの場合と同様に、単電子トランジスタとしての機
能を呈する。 【００２３】しかしながら、本発明による単電子トラン
ジスタの場合、ソース側２次元電子ガス領域、ドレイン
側２次元電子ガス領域及びドット状２次元電子ガス領域
を形成しているまたは形成する２次元電子ガス領域形成
手段が、第１及び第２の空乏層形成領域と複数のショッ
トキ電極とで構成されているので、ソース側２次元電子
ガス領域、ドレイン側２次元電子ガス領域及びドット状
２次元電子ガス領域を形成しているまたは形成するの
が、図２に示す従来の単電子トランジスタの場合に比し
容易である。また、このため、単電子トランジスタとし
ての機能を高い効率で得べく、ドット状２次元電子ガス
領域をより微細に形成することができる。 【００２４】また、２次元電子ガス領域形成手段１２を
構成している一のショットキ電極とソース電極との間に
バイアス電圧を印加するとして、そのバイアス電圧を調
整すれば、その一のショットキ電極のショットキ接合か
ら拡がっている空乏層であるソース側２次元電子ガス領
域及びドット状２次元電子ガス領域間のソース側トンネ
ル障壁の長さ、従ってそのソース側トンネル障壁を電子
が透過する透過率を制御することができ、また、他のシ
ョットキ電極とソース電極との間にバイアス電圧を印加
するとして、そのバイアス電圧を調整すれば、その他の
ショットキ電極のショットキ接合から拡がっている空乏
層のドレイン側２次元電子ガス領域及びドット状２次元
電子ガス領域間でなるドレイン側トンネル障壁の長さ、
従ってそのドレイン側トンネル障壁を電子が透過する透
過率を制御することができ、そして、この場合、ドット
状２次元電子ガス領域の大きさ、従ってドット状２次元
電子ガス領域での電子数が変更するとしても、その変更
が、図２で前述した従来の単電子トランジスタの場合に
比し格段的に小さく、また、単電子移動制御手段を構成
している制御用電極とソース電極との間の制御電圧によ
って、ドット状２次元電子ガス領域の大きさ、従ってド
ット状２次元電子ガス領域での電子数を制御しても、上
述したソース側トンネル障壁及びドレイン側トンネル障
壁の双方の長さが実質的に変更することはなく、よっ
て、単電子トランジスタとしての機能を、所期の機能
で、図２で前述した従来の単電子トランジスタの場合に
比し、容易に得ることができる。 【００２５】 【実施例】次に、図１を伴って本発明による単電子トラ
ンジスタの実施例を述べよう。 【００２６】図１において、図２との対応部分には同一
符号を付して示す。 【００２７】すなわち、図２で前述した従来の単電子ト
ランジスタの場合と同様に、内部に積層方向と直交する
面に沿って延長している２次元電子ガス層６を形成して
いる化合物半導体積層体１を有する。 【００２８】この場合、化合物半導体積層体１は、図２
で前述した従来の単電子トランジスタの場合と同様に、
（ａ）ｎ型を与える不純物またはｐ型を与える不純物の
いずれも意図的に導入していない化合物半導体基板乃至
層２と、（ｂ）その化合物半導体基板乃至層２に比し高
い伝導帯の下端を有し且つｎ型を与える不純物またはｐ
型を与える不純物のいずれも意図的に導入していないと
ともに比較的薄い厚さの化合物半導体層３と、（ｃ）化
合物半導体基板乃至層２に比し高い伝導帯の下端を有し
且つｎ型を与える不純物を導入しているとともに比較的
薄い厚さの化合物半導体層４とが、化合物半導体基板乃
至層２と化合物半導体層３との間にヘテロ接合５を形成
し且つ化合物半導体基板乃至層２のヘテロ接合５側に２
次元電子ガス層６を形成するように、それらの順に積層
されている構成を有すものとし得る。 【００２９】また、化合物半導体積層体１上に、図２で
前述した従来の単電子トランジスタの場合と同様に、２
次元電子ガス層６と接触するように設けられているソー
ス電極７Ｓ及びドレイン電極７Ｄ（図１Ｂでは省略され
ている）を有する。 【００３０】この場合、ソース電極７Ｓ及びドレイン電
極７Ｄは、図２で前述した従来の単電子トランジスタの
場合と同様に、化合物半導体積層体１上に、それらソー
ス電極７Ｓ及びドレイン電極７Ｄの材料が化合物半導体
基板乃至層２内に終絡する深さに延長するように付され
ているものとし得る。 【００３１】さらに、化合物半導体積層体１に、図２で
前述した従来の単電子トランジスタの場合に準じて、２
次元電子ガス層６からソース電極７Ｄ側のソース側２次
元電子ガス領域１０Ｓとドレイン電極７Ｄ側のドレイン
側２次元電子ガス領域１０Ｄとソース側２次元電子ガス
領域１０Ｓ及びドレイン側２次元電子ガス領域１０Ｄ間
のドット状２次元電子ガス領域１０Ｔとを空乏層１１に
よって形成しているまたは形成するように設けられてい
る２次元電子ガス領域形成手段１２とを有する。 【００３２】この場合、２次元電子ガス領域形成手段１
２は、化合物半導体積層体１内に、化合物半導体積層体
１内に上方からみて２次元電子ガス層６のソース電極７
Ｓ及びドレイン電極７Ｄとの接触領域を挟むように延長
している線状乃至帯状の第１及び第２の空乏層２１及び
２４がそれぞれ形成されるように第１及び第２のイオン
注入領域２０及び２３によってそれぞれ形成されている
線乃至帯状の第１及び第２の空乏層形成領域２２及び２
５と、化合物半導体積層体１上に、上方からみて、とも
に第１及び第２の空乏層形成領域２２及び２５を横切っ
て延長し且つ化合物半導体積層体１との間で化合物半導
体積層体１内に拡がる複数の空乏層をそれぞれ形成する
複数のショットキ接合をそれぞれ形成するように形成さ
れている複数例えば２つののショットキ電極２６及び２
７とを有する。また、単電子移動制御手段１７が、化合
物半導体積層体１に、上方からみて、２次元電子ガス層
６と第１の空乏層形成領域２１からみて第１及び第２の
空乏層形成領域２２及び２５間の領域側とは反対側の領
域２８Ａにおいて接触するように設けられている第１の
制御用電極２９Ａと、化合物半導体積層体１に、上方か
らみて、２次元電子ガス層６と第２の空乏層形成領域２
５からみて第１及び第２の空乏層形成領域２２及び２５
間の領域側とは反対側の領域２８Ｂにおいて接触するよ
うに設けられている第２の制御用電極２９Ｂとのうちの
いずれか一方または双方（図においては双方）を有す
る。 【００３３】以上が、本発明による単電子トランジスタ
の実施例の構成である。 【００３４】このような構成を有する本発明による単電
子トランジスタによれば、２次元電子ガス領域形成手段
１２が有するショットキ電極２６及びソース電極７Ｓ
間、及び２次元電子ガス領域形成手段１２が有するショ
ットキ電極２７及びソース電極７Ｓ間にそれぞれ所要の
バイアス電圧を印加すればまたはある場合は印加しなく
ても、上述したソース側２次元電子ガス領域１０Ｓ、ド
レイン側２次元電子ガス領域１０Ｄ、及びそれらソース
側２次元電子ガス領域１０Ｓ及びドレイン側１０Ｄ間の
ドット状２次元電子ガス領域１０Ｔが形成されまたは形
成されている。 【００３５】また、このような状態から、単電子移動度
制御手段１７が有する第１の制御用電極２９Ａ及びソー
ス電極７Ｓ間、及び第２の制御用電極２９Ｂ及びソース
電極７Ｓ間中のいずれか一方または双方にそれぞれ制御
用電圧を印加すれば、その制御用電圧に応じて、空乏層
形成領域２２の空乏層２０の拡がり及び空乏層形成領域
２５の空乏層２４の拡がりが制御されることによって、
ドット状２次元電子ガス領域１０Ｔの大きさが制御さ
れ、従って、ドット状２次元電子ガス領域１０Ｔでの電
子数が制御される。 【００３６】以上のことから、図１に示す本発明による
単電子トランジスタの場合も、図２に示す従来の単電子
トランジスタの場合と同様に、単電子トランジスタとし
ての機能を呈する。 【００３７】しかしながら、図１に示す本発明による単
電子トランジスタの場合、ソース側２次元電子ガス領域
１０Ｓ、ドレイン側２次元電子ガス領域１０Ｄ及びドッ
ト状２次元電子ガス領域１０Ｔを形成している２次元電
子ガス領域形成手段１２が、第１及び第２の空乏層形成
領域２２及び２５とショットキ電極２６及び２７とを有
して構成されているので、ソース側２次元電子ガス領域
１０Ｓ、ドレイン側２次元電子ガス領域１０Ｄ及びドッ
ト状２次元電子ガス領域１０Ｔを形成しているまたは形
成するのが、図２に示す従来の単電子トランジスタの場
合に比し容易である。また、このため、単電子トランジ
スタとしての機能を高い効率で得べく、ドット状２次元
電子ガス領域１０Ｔをより微細に形成することができ
る。 【００３８】また、２次元電子ガス領域形成手段１２を
構成しているショットキ電極２６とソース電極７Ｓとの
間にバイアス電圧を印加するとして、そのバイアス電圧
を調整すれば、ショットキ電極２６のショットキ接合か
ら拡がっている空乏層でなるソース側２次元電子ガス領
域１０Ｓ及びドット状２次元電子ガス領域１０Ｔ間のソ
ース側トンネル障壁１８Ｓの長さ、従ってそのソース側
トンネル障壁１８Ｓを電子が透過する透過率を制御する
ことができ、また、ショットキ電極２７とソース電極７
Ｓとの間にバイアス電圧を印加するとして、そのバイア
ス電圧を調整すれば、ショットキ電極２７のショットキ
接合から拡がっている空乏層でなるドレイン側２次元電
子ガス領域１０Ｄ及びドット状２次元電子ガス領域１０
Ｔ間のドレイン側トンネル障壁１８Ｄの長さ、従ってそ
のドレイン側トンネル障壁１８Ｄを電子が透過する透過
率を制御することができ、そして、この場合、ドット状
２次元電子ガス領域１０Ｔの大きさ、従ってドット状２
次元電子ガス領域１０Ｔでの電子数が変更するとして
も、その変更が図２で前述した従来の単電子トランジス
タの場合に比し、格段的に小さく、また、単電子移動制
御手段１７を構成している制御用電極２９Ａ及び２９Ｂ
中のいずれか一方または双方とソース電極７Ｓとの間の
制御電圧によって、ドット状２次元電子ガス領域１０Ｔ
の大きさ、従ってドット状２次元電子ガス領域１０Ｔで
の電子数を制御しても、上述したソース側トンネル障壁
１０Ｓ及びドレイン側トンネル障壁１０Ｄの双方の長さ
が実質的に変更することはなく、よって、単電子トラン
ジスタとしての機能を、所期の機能で、図２で前述した
従来の単電子トランジスタの場合に比し、容易に得るこ
とができる。 【００３９】なお、上述においては、本発明による単電
子トランジスタの１つの実施例を示したに留まり、本発
明の精神を脱することなしに種々の変型、変更をなし得
るであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による単電子トランジスタの実施例を示
す、ソース側２次元電子ガス領域とドレイン側２次元電
子ガス領域とドット状２次元電子ガス領域とが形成され
ている状態でみた略線的平面図（図１Ａ）及びそのｂ−
ｂ線上の断面図（図１Ｂ）である。 【図２】従来の単電子トランジスタを示す、ソース側２
次元電子ガス領域とドレイン側２次元電子ガス領域とド
ット状２次元電子ガス領域とが形成されている状態でみ
た略線的平面図（図２Ａ）及びそのｂ−ｂ線上の断面図
（図２Ｂ）である。 【符号の説明】 １ 化合物半導体積層体 ２ 化合物半導体基板乃至層 ３ 化合物半導体層 ４ 化合物半導体層 ５ ヘテロ接合 ６ ２次元電子ガス層 ７Ｄ ドレイン電極 ７Ｓ ソース電極 １０Ｄ ドレイン側２次元電子ガス領域 １０Ｓ ソース側２次元電子ガス領域 １０Ｔ ドット状２次元電子ガス領域 １１ 空乏層 １２ ２次元電子ガス領域形成手段 １３、１４、１５、１６ショットキ電極 １７ 単電子移動制御手段 １８Ｄ ドレイン側トンネル障壁 １８Ｓ ソース側トンネル障壁 ２６、２７ ショットキ電極 ２９Ａ、２９Ｂ 制御用電極
す、ソース側２次元電子ガス領域とドレイン側２次元電
子ガス領域とドット状２次元電子ガス領域とが形成され
ている状態でみた略線的平面図（図１Ａ）及びそのｂ−
ｂ線上の断面図（図１Ｂ）である。 【図２】従来の単電子トランジスタを示す、ソース側２
次元電子ガス領域とドレイン側２次元電子ガス領域とド
ット状２次元電子ガス領域とが形成されている状態でみ
た略線的平面図（図２Ａ）及びそのｂ−ｂ線上の断面図
（図２Ｂ）である。 【符号の説明】 １ 化合物半導体積層体 ２ 化合物半導体基板乃至層 ３ 化合物半導体層 ４ 化合物半導体層 ５ ヘテロ接合 ６ ２次元電子ガス層 ７Ｄ ドレイン電極 ７Ｓ ソース電極 １０Ｄ ドレイン側２次元電子ガス領域 １０Ｓ ソース側２次元電子ガス領域 １０Ｔ ドット状２次元電子ガス領域 １１ 空乏層 １２ ２次元電子ガス領域形成手段 １３、１４、１５、１６ショットキ電極 １７ 単電子移動制御手段 １８Ｄ ドレイン側トンネル障壁 １８Ｓ ソース側トンネル障壁 ２６、２７ ショットキ電極 ２９Ａ、２９Ｂ 制御用電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−196720（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−152582（ＪＰ，Ａ)
Ｔ．ＦＵＪＩＳＡＷＡ ｅｔ．ａｌ,
ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ
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ｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ ｆａｂｒｉｃａ
ｔｅｄ ｂｙ Ｇａ ｆｏｃｕｓｅｄ
ｉｏｎ ｂｅａｍ ｉｍｐｌａｎｔａｔ
ｉｏｎ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，米国，1994年 ４
月25日，Ｖｏｌ．64，Ｎｏ．17，ｐ.
2250−2252
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 29/778
H01L 29/80
H01L 29/812
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 内部に積層方向と直交する面に沿って延
長している２次元電子ガス層を形成している化合物半導
体積層体と、 上記化合物半導体積層体に、上記２次元電子ガス層と接
触するように設けられているソース電極及びドレイン電
極と、 上記化合物半導体積層体に、上記２次元電子ガス層から
上記ソース電極側のソース側２次元電子ガス領域と上記
ドレイン電極側のドレイン側２次元電子ガス領域と上記
ソース側２次元電子ガス領域及びドレイン側２次元電子
ガス領域間のドット状２次元電子ガス領域とを空乏層に
よって形成しているまたは形成するように設けられてい
る２次元電子ガス領域形成手段と、 上記化合物半導体積層体に、上記ドット状２次元電子ガ
ス領域における電子数を空乏層によって制御し、それに
よって上記ソース電極及びドレイン電極間に、単電子
が、上記ソース側２次元電子ガス領域、上記２次元電子
ガス領域形成手段の上記空乏層の上記ソース側２次元電
子ガス領域及び上記ドット状２次元電子ガス領域間でな
るソース側トンネル障壁、上記ドット状２次元電子ガス
領域、上記２次元電子ガス領域形成手段の上記空乏層の
上記ドット状２次元電子ガス領域及びドレイン側２次元
電子ガス領域間でなるドレイン側トンネル障壁、及び上
記ドレイン側２次元電子ガス領域を介して移動するのを
制御するように設けられている単電子移動制御手段とを
有する単電子トランジスタにおいて、 上記２次元電子ガス領域形成手段が、上記化合物半導体
積層体内に、上記化合物半導体積層体内に上方からみて
上記２次元電子ガス層の上記ソース電極及び上記ドレイ
ン電極との接触領域を挟むように延長している線状乃至
帯状の第１及び第２の空乏層がそれぞれ形成されるよう
に第１及び第２のイオン注入領域によってそれぞれ形成
されている線乃至帯状の第１及び第２の空乏層形成領域
と、上記化合物半導体積層体上に、上方からみて、とも
に上記第１及び第２の空乏層形成領域を横切って延長し
且つ上記化合物半導体積層体との間で上記化合物半導体
積層体内に拡がる複数の空乏層をそれぞれ形成する複数
のショットキ接合をそれぞれ形成するように形成されて
いる複数のショットキ電極とを有し、 上記単電子移動制御手段が、上記化合物半導体積層体
に、上方からみて、上記２次元電子ガス層と上記第１の
空乏層形成領域からみて上記第１及び第２の空乏層形成
領域間の領域側とは反対側において接触するように設け
られている第１の制御用電極と、上記化合物半導体積層
体に、上方からみて、上記２次元電子ガス層と上記第２
の空乏層形成領域からみて上記第１及び第２の空乏層形
成領域間の領域側とは反対側において接触するように設
けられている第２の制御用電極とのうちのいずれか一方
または双方を有することを特徴とする単電子トランジス
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05509895A JP3407264B2 (ja) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | 単電子トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| Ｔ．ＦＵＪＩＳＡＷＡ ｅｔ．ａｌ，ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ ｓｉｎｇｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ Ｇａ ｆｏｃｕｓｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，米国，１９９４年 ４月２５日，Ｖｏｌ．６４，Ｎｏ．１７，ｐ．２２５０−２２５２ |
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|---|---|
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