JPH01102959A - 共鳴トンネルトランジスタ - Google Patents
共鳴トンネルトランジスタInfo
- Publication number
- JPH01102959A JPH01102959A JP62260832A JP26083287A JPH01102959A JP H01102959 A JPH01102959 A JP H01102959A JP 62260832 A JP62260832 A JP 62260832A JP 26083287 A JP26083287 A JP 26083287A JP H01102959 A JPH01102959 A JP H01102959A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
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- emitter
- energy
- collector
- potential
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 claims description 18
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
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- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
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- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
- H10D48/30—Devices controlled by electric currents or voltages
- H10D48/32—Devices controlled by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H10D48/36—Unipolar devices
- H10D48/362—Unipolar transistors having ohmic electrodes on emitter-like, base-like, and collector-like regions, e.g. hot electron transistors [HET], metal base transistors [MBT], resonant tunnelling transistors [RTT], bulk barrier transistors [BBT], planar doped barrier transistors [PDBT] or charge injection transistors [CHINT]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
- H10D62/82—Heterojunctions
- H10D62/824—Heterojunctions comprising only Group III-V materials heterojunctions, e.g. GaN/AlGaN heterojunctions
Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
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。
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、ペテロ接合を有する共鳴トンネルトランジス
タの構造に関するものである。
タの構造に関するものである。
（従来の技術）
最近、共鳴トンネル現象を利用した新しい構造のへテロ
接合を有する共鳴トンネルトランジスタが、アプライ２
−フイジクスルター（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒ Ｖｏｌ、４６（１９８５）Ｐ、１６７）
において提案されている。
接合を有する共鳴トンネルトランジスタが、アプライ２
−フイジクスルター（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒ Ｖｏｌ、４６（１９８５）Ｐ、１６７）
において提案されている。
このトランジスタのエネルギー帯図を第４図に示し、以
下、動作原理を説明する。第４図においてエミッタ１と
量子井戸層から成るベース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
って通過できるように、数十人程度であり、ベースの厚
さは、電子の散乱などを少なくするために、数十人程度
となっている。このトランジスタの動作は次のようにな
る。エミッタ１からコレクタ３への電子の輸送は、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
つかの散乱的な値のときに限り、エミッタｌの電子準位
と、ベース２の中に形成される共鳴トンネル準位５が等
しくなり、電子の共鳴トンネルが可能となる。その他の
電位のときには、共鳴トンネル現象は起らず、電子輸送
が起らない。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、べ−スミ位を制御することにより、コ
レクタ電流を制御することができる。
下、動作原理を説明する。第４図においてエミッタ１と
量子井戸層から成るベース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
って通過できるように、数十人程度であり、ベースの厚
さは、電子の散乱などを少なくするために、数十人程度
となっている。このトランジスタの動作は次のようにな
る。エミッタ１からコレクタ３への電子の輸送は、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
つかの散乱的な値のときに限り、エミッタｌの電子準位
と、ベース２の中に形成される共鳴トンネル準位５が等
しくなり、電子の共鳴トンネルが可能となる。その他の
電位のときには、共鳴トンネル現象は起らず、電子輸送
が起らない。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、べ−スミ位を制御することにより、コ
レクタ電流を制御することができる。
この従来の共鳴トンネルトランジスタの構造では、電位
のないときベース２の層の伝導帯の底のエネルギーは、
エミッタ１及びコレクタ３の伝導帯の底のエネルギーに
等しく、ベース２に流れる電子電流と、エミッタ１から
ベース２を通すコレクタ３へ流れる電子電流がベース部
分で同じエネルギーレベルを利用している。
のないときベース２の層の伝導帯の底のエネルギーは、
エミッタ１及びコレクタ３の伝導帯の底のエネルギーに
等しく、ベース２に流れる電子電流と、エミッタ１から
ベース２を通すコレクタ３へ流れる電子電流がベース部
分で同じエネルギーレベルを利用している。
（発明が解決しようとする問題点）
従来の共鳴トンネルトランジスタは、上記述べたように
、ベースに流れる電子電流と、エミッタからベースを通
ってコレクタへ流れる電子電流がベース部分において同
じエネルギーレベルを利用しているために、本来ならば
エミッタからベースを通過しコレクタへと到達する電子
の一部がベース部分に流れ込む。そのために電流利得を
大きくする二とができないという欠点をもっていた。
、ベースに流れる電子電流と、エミッタからベースを通
ってコレクタへ流れる電子電流がベース部分において同
じエネルギーレベルを利用しているために、本来ならば
エミッタからベースを通過しコレクタへと到達する電子
の一部がベース部分に流れ込む。そのために電流利得を
大きくする二とができないという欠点をもっていた。
本発明の目的はこのような欠点を除き、より大きな電流
利得をもった共鳴トンネルトランジスタを提供すること
にある。
利得をもった共鳴トンネルトランジスタを提供すること
にある。
（問題を解決するための手段）
本発明は量子井戸層をポテンシャル障壁で挟み込み、さ
らにポテンシャル障壁の両側を電極層としヘテロ接合を
有する共鳴トンネルトランジスタにおいて、量子井戸層
の伝導帯の底のエネルギーが、電極層の伝導帯の底のエ
ネルギーより低くしたことを特徴とする共鳴トンネルト
ランジスタを提供することにある。
らにポテンシャル障壁の両側を電極層としヘテロ接合を
有する共鳴トンネルトランジスタにおいて、量子井戸層
の伝導帯の底のエネルギーが、電極層の伝導帯の底のエ
ネルギーより低くしたことを特徴とする共鳴トンネルト
ランジスタを提供することにある。
（作用）
本発明による共鳴トンネルトランジスタは、ベース層の
伝導帯のエネルギーの底が、電極層の伝導帯のエネルギ
ーの底よりも低くなっており、ベース電流の占めるエネ
ルギー準位は、エミッタからコレクタへ流れる電流が、
ベース層部分において利用するエネルギー準位より低く
なっており、これら２つの電流は各々別々のエネルギー
準位を占めることになる。ベース層の電子のエネルギー
準位について詳しく述べると以下のようになる。ベース
層は、量子井戸構造となっているために、電子のとり得
るエネルギー準位は離散的になっており、この準位がベ
ース電位を制御してエミッタの伝導帯の底のエネルギー
準位に等しい時にのみ共鳴トンネル現象が起こり、エミ
ッタからコレクタへと共鳴トンネル電流が流れる。本共
鳴トンネルトランジスタは、ベース伝導帯の底がエミッ
タの伝導帯の底よりも低いために、ベースでの、電子の
離散的なエネルギー準位のうち、最低準位又は、第２準
位は、エミッタの伝導帯の底よりも低い。そのため、共
鳴トンネル電流は、上記準位より上のエネルギー準位を
利用して流れることになる。他方ベース電流はベースで
の離散的エネルギー準位の最低準位又は第２準位を利用
して流れる。ベース電流の利用するエネルギー準位と、
共鳴トンネル電流の流れるエネルギー準位は異なるため
に、共鳴トンネル電流の１部がベース電流に寄与する割
合が非常に少ないために、大きな電流利得を得ることが
できる。
伝導帯のエネルギーの底が、電極層の伝導帯のエネルギ
ーの底よりも低くなっており、ベース電流の占めるエネ
ルギー準位は、エミッタからコレクタへ流れる電流が、
ベース層部分において利用するエネルギー準位より低く
なっており、これら２つの電流は各々別々のエネルギー
準位を占めることになる。ベース層の電子のエネルギー
準位について詳しく述べると以下のようになる。ベース
層は、量子井戸構造となっているために、電子のとり得
るエネルギー準位は離散的になっており、この準位がベ
ース電位を制御してエミッタの伝導帯の底のエネルギー
準位に等しい時にのみ共鳴トンネル現象が起こり、エミ
ッタからコレクタへと共鳴トンネル電流が流れる。本共
鳴トンネルトランジスタは、ベース伝導帯の底がエミッ
タの伝導帯の底よりも低いために、ベースでの、電子の
離散的なエネルギー準位のうち、最低準位又は、第２準
位は、エミッタの伝導帯の底よりも低い。そのため、共
鳴トンネル電流は、上記準位より上のエネルギー準位を
利用して流れることになる。他方ベース電流はベースで
の離散的エネルギー準位の最低準位又は第２準位を利用
して流れる。ベース電流の利用するエネルギー準位と、
共鳴トンネル電流の流れるエネルギー準位は異なるため
に、共鳴トンネル電流の１部がベース電流に寄与する割
合が非常に少ないために、大きな電流利得を得ることが
できる。
（実施例）
第１図及び第２図に本発明による、共鳴トンネルトラン
ジスタの実施例についてエネルギー帯図を示す。第１図
はポテンシャル障壁の数が２個、第２図は、３個の場合
を示す。これらのポテンシャル障壁の数は、これより大
きな値４，５・・・ωにしても、この共鳴トンネルトラ
ンジスタの動作は可能となる。
ジスタの実施例についてエネルギー帯図を示す。第１図
はポテンシャル障壁の数が２個、第２図は、３個の場合
を示す。これらのポテンシャル障壁の数は、これより大
きな値４，５・・・ωにしても、この共鳴トンネルトラ
ンジスタの動作は可能となる。
但しポテンシャル障壁の数がｍ個のときは、それらに挾
まれる量子井戸の総数はｍ−１個となる。
まれる量子井戸の総数はｍ−１個となる。
第３図に本発明による共鳴トンネル・トランジスタのう
ち、ポテンシャル障壁が２つの場合のトランジスタの断
面構造を示す。１エミツタ及び３コレクタ層が、ポテン
シャル障壁及び量子井戸層（２ベース）を挟み、１エミ
ツタ、３コレクタ及び２ベースには６パツドとして電極
用の金属（例えばＡｕＧｅなど）を蒸着またはスパッタ
法などによりつける。動作は、１エミツタから３コレク
タへの共鳴トンネル電子流をベース電位によって制御す
ることになる。この電子流は、ベース電位がある離的な
値のときのみ流れることになるが、ベーに層、でのエネ
ルギー準し・、。
ち、ポテンシャル障壁が２つの場合のトランジスタの断
面構造を示す。１エミツタ及び３コレクタ層が、ポテン
シャル障壁及び量子井戸層（２ベース）を挟み、１エミ
ツタ、３コレクタ及び２ベースには６パツドとして電極
用の金属（例えばＡｕＧｅなど）を蒸着またはスパッタ
法などによりつける。動作は、１エミツタから３コレク
タへの共鳴トンネル電子流をベース電位によって制御す
ることになる。この電子流は、ベース電位がある離的な
値のときのみ流れることになるが、ベーに層、でのエネ
ルギー準し・、。
位のうち、ベース電流に利用する準位と、共鳴トンネル
電子流が利用する準位が異なるため、後者の電子流の一
部が、ベース電流へ流れ込むことがない。そのために電
流利得（共鳴トンネル電流ｌベース電流）が大きくとれ
る。
電子流が利用する準位が異なるため、後者の電子流の一
部が、ベース電流へ流れ込むことがない。そのために電
流利得（共鳴トンネル電流ｌベース電流）が大きくとれ
る。
使用する半導体材料の例としては、基板７として半絶縁
性ＩｎＰ上にエミッタ１及びコレクタ３をＩｎＡｌＧａ
Ａｓにより、ベース２をＩｎＧａＡｓ、ポテンシャル障
壁４をＩｎＡｌＡｓによって形成することができる。
性ＩｎＰ上にエミッタ１及びコレクタ３をＩｎＡｌＧａ
Ａｓにより、ベース２をＩｎＧａＡｓ、ポテンシャル障
壁４をＩｎＡｌＡｓによって形成することができる。
各層厚は、エミッタ及びコレクタ２００ＯＡ、ベース５
０Ａ、ポテンシャル障壁２０人が一例となる。エミッタ
、ベース、コレクタには、Ｓｉなどのｎ型のドーパント
を用いて、ｎ型半導体にする。ドーピング量は、エミッ
タ、コレクタが １０１９から５Ｘ１０１９ｃｍ＝程度
の値、ベースは １Ｑ１７から１０１８ｃｍ−３程度の
値が一例として揚げられる。
０Ａ、ポテンシャル障壁２０人が一例となる。エミッタ
、ベース、コレクタには、Ｓｉなどのｎ型のドーパント
を用いて、ｎ型半導体にする。ドーピング量は、エミッ
タ、コレクタが １０１９から５Ｘ１０１９ｃｍ＝程度
の値、ベースは １Ｑ１７から１０１８ｃｍ−３程度の
値が一例として揚げられる。
これらの構造は分子線エピタキシー法などによって成長
できる。実施例で１よＩｎＡｌＧａＡｓ系について説明
したが、これ以外のＩＩＩ−Ｖ族化合物、例えば、エミ
ッタ及びコレクタにＩｎＳｂ、ベースにＩｎＡｓＳｂの
ｎ型半導体、ポテンシャル障壁には、ＧａｒｂまたはＡ
ｌＳｂを用いても良い。
できる。実施例で１よＩｎＡｌＧａＡｓ系について説明
したが、これ以外のＩＩＩ−Ｖ族化合物、例えば、エミ
ッタ及びコレクタにＩｎＳｂ、ベースにＩｎＡｓＳｂの
ｎ型半導体、ポテンシャル障壁には、ＧａｒｂまたはＡ
ｌＳｂを用いても良い。
（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、ベース電流の利用するベースエネルギー
準位と、エミッタからコレクタへの共鳴トンネル電流が
利用するベースでのエネルギー準位が異なるために、高
電流利得をもっている。
ランジスタは、ベース電流の利用するベースエネルギー
準位と、エミッタからコレクタへの共鳴トンネル電流が
利用するベースでのエネルギー準位が異なるために、高
電流利得をもっている。
第１図は、本発明による共鳴トンネルトランジスタのう
ち、ポテンシャル障壁が２個の場合のエネルギー帯図、
第２図はポテンシャル障壁が３個の場合のエネルギー帯
図、第３図は、ポテンシャル障壁が２個の場合の本発明
によるトランジスタの断面図、第４図は、従来の共鳴ト
ンネルトランジスタのエネルギー帯図である。 １・・・エミッタ ２・・・ベース ３・・・コレクタ ４・・・ポテンシャル障壁 ５・・・共鳴トンネル準位 ６・・・パッド ７・・・基板
ち、ポテンシャル障壁が２個の場合のエネルギー帯図、
第２図はポテンシャル障壁が３個の場合のエネルギー帯
図、第３図は、ポテンシャル障壁が２個の場合の本発明
によるトランジスタの断面図、第４図は、従来の共鳴ト
ンネルトランジスタのエネルギー帯図である。 １・・・エミッタ ２・・・ベース ３・・・コレクタ ４・・・ポテンシャル障壁 ５・・・共鳴トンネル準位 ６・・・パッド ７・・・基板
Claims (1)
- 量子井戸層をポテンシャル障壁で挟み込み、さらにポ
テンシャル障壁の両側を電極層としヘテロ接合を有する
共鳴トンネルトランジスタにおいて、量子井戸層の伝導
帯の底のエネルギーを、電極層の伝導帯の底のエネルギ
ーより低くしたことを特徴とする共鳴トンネルトランジ
スタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62260832A JPH01102959A (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 共鳴トンネルトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62260832A JPH01102959A (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 共鳴トンネルトランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01102959A true JPH01102959A (ja) | 1989-04-20 |
Family
ID=17353377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62260832A Pending JPH01102959A (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 共鳴トンネルトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01102959A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0349263A (ja) * | 1989-07-17 | 1991-03-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 共鳴トンネル三端子デバイス |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62111469A (ja) * | 1985-08-23 | 1987-05-22 | テキサス インスツルメンツ インコ−ポレイテツド | 共鳴トンネリング装置 |
| JPS62217658A (ja) * | 1986-03-18 | 1987-09-25 | Fujitsu Ltd | 共鳴トンネル半導体装置 |
-
1987
- 1987-10-16 JP JP62260832A patent/JPH01102959A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62111469A (ja) * | 1985-08-23 | 1987-05-22 | テキサス インスツルメンツ インコ−ポレイテツド | 共鳴トンネリング装置 |
| JPS62217658A (ja) * | 1986-03-18 | 1987-09-25 | Fujitsu Ltd | 共鳴トンネル半導体装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0349263A (ja) * | 1989-07-17 | 1991-03-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 共鳴トンネル三端子デバイス |
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