JPH01129468A - 電子干渉素子 - Google Patents
電子干渉素子Info
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- JPH01129468A JPH01129468A JP62287558A JP28755887A JPH01129468A JP H01129468 A JPH01129468 A JP H01129468A JP 62287558 A JP62287558 A JP 62287558A JP 28755887 A JP28755887 A JP 28755887A JP H01129468 A JPH01129468 A JP H01129468A
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- Japan
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- electron
- electronic interference
- electrons
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- electronic
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- Pending
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- 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
- H10D48/383—Quantum effect devices, e.g. of devices using quantum reflection, diffraction or interference effects
-
- 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
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Junction Field-Effect 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〕
本発明は小型にして低消費電力、高速の電子デバイスに
関し、特に化合物半導体における電子波の干渉を利用し
た電子干渉素子に関するものである。
関し、特に化合物半導体における電子波の干渉を利用し
た電子干渉素子に関するものである。
従来のこの種の素子としては、例えば下記文献１に記載
のものかあシ、その概要を第３図を参照して説明する。
のものかあシ、その概要を第３図を参照して説明する。
第３図（ａ）において、１はソース、２はドレイン、３
は無添加のＧａＡ−であシ、６はドナー不純物を添加し
たＡｌＧａＡｓ Ｎ ９は０．５μｍの周期的なタング
ステンのゲート電極である。ここで、ゲート電極９に電
圧を印加すると、第３図（ｂ）に示すように周期的ポテ
ンシャルが生じ、電子１０はＧａＡｓとＡｌＧａＡｓ
６の界面に清って走行する。
は無添加のＧａＡ−であシ、６はドナー不純物を添加し
たＡｌＧａＡｓ Ｎ ９は０．５μｍの周期的なタング
ステンのゲート電極である。ここで、ゲート電極９に電
圧を印加すると、第３図（ｂ）に示すように周期的ポテ
ンシャルが生じ、電子１０はＧａＡｓとＡｌＧａＡｓ
６の界面に清って走行する。
そして、特定の波長を有する電子波がこの周期ポテンシ
ャルでブラッグ反射すると、そのソースφドｌ／イン１
，２間に電流が流れなくなるのである。
ャルでブラッグ反射すると、そのソースφドｌ／イン１
，２間に電流が流れなくなるのである。
なお、文献１は、ｒＩＥＥｇ電子デバイス論文集。
ＥＤｉ、−６（１９８５） 、 ２９４〜２９６頁Ｊ
（ＩＥＥＥＥｌｓｅｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｅ＠Ｌ＠ｔｔ＠
ｒｓ、 、 Ｖ＋ｓ４． ＥＤＬ−６（１９８５）＋Ｐ
、 ２９４−２９６ ）である。
（ＩＥＥＥＥｌｓｅｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｅ＠Ｌ＠ｔｔ＠
ｒｓ、 、 Ｖ＋ｓ４． ＥＤＬ−６（１９８５）＋Ｐ
、 ２９４−２９６ ）である。
このような動作原理の電子干渉素子では、少なくとも周
期が２０本以上必要であシ、電子のコヒーレント長Ａ！
高々１μｍ程度のため、素子特性向上のためには、周期
構造をこの寸法の中に収め、さらに周期構造の寸法を厳
密に制御する必要があるが、現技術では素子の製造上ば
らつきが避けられず、特性が劣化していた。
期が２０本以上必要であシ、電子のコヒーレント長Ａ！
高々１μｍ程度のため、素子特性向上のためには、周期
構造をこの寸法の中に収め、さらに周期構造の寸法を厳
密に制御する必要があるが、現技術では素子の製造上ば
らつきが避けられず、特性が劣化していた。
また、その他の構造の電子干渉素子としては、例えば下
記文献２に記載のものもあシ、その基本構造を第４図に
示す。この素子は、第４図に示すようＩＩＣ，ＧａＡｓ
３の電子の流れる導電部を途中で２本の経路に分離す
るＡｌＧａＡｓ層４を設け、そのＧａＡｓ層上に無添加
のＡｌＧａＡｓ層６を介してゲート電極５を形成するこ
とによシ、電流経路を２本にしてゲート電極５を１個に
した構造を有している。
記文献２に記載のものもあシ、その基本構造を第４図に
示す。この素子は、第４図に示すようＩＩＣ，ＧａＡｓ
３の電子の流れる導電部を途中で２本の経路に分離す
るＡｌＧａＡｓ層４を設け、そのＧａＡｓ層上に無添加
のＡｌＧａＡｓ層６を介してゲート電極５を形成するこ
とによシ、電流経路を２本にしてゲート電極５を１個に
した構造を有している。
この素子の動作原理は、電子１０を２分割して、一方の
電子波の位相をゲート電極５の電圧で変えたうえ、もう
一方の波と干渉を起こさせるものであシ、原理的には１
〜１０ＴＨｚの高速応答が期待されている。ただし、文
献２は、「応用物理論文４８巻（１９８６） 、 ４８
７〜４８９頁Ｊ （Ａｐｐ！、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｓｔｔ
。
電子波の位相をゲート電極５の電圧で変えたうえ、もう
一方の波と干渉を起こさせるものであシ、原理的には１
〜１０ＴＨｚの高速応答が期待されている。ただし、文
献２は、「応用物理論文４８巻（１９８６） 、 ４８
７〜４８９頁Ｊ （Ａｐｐ！、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｓｔｔ
。
Ｖｏｗ、 ４８ 、 （１９８６） 、Ｐ、 ４８７〜
４８９）である。
４８９）である。
しかし、上記した第３図の構造の素子では、周期構造で
ブラッグ反射される電子波は、周期構造に垂直な成分の
みであるが、電子は２次元的広がシ金持ち、周期構造に
平行な波長成分が存在し、干渉効果が低減するという欠
点があった。
ブラッグ反射される電子波は、周期構造に垂直な成分の
みであるが、電子は２次元的広がシ金持ち、周期構造に
平行な波長成分が存在し、干渉効果が低減するという欠
点があった。
また、第４図の２つの電流経路を有する構造の素子では
、素子特性向上のため、周期構造の寸法を厳密に制御す
る必要はないが、電流経路が２次元的広がシをもつため
、干渉効果が低減するという欠点があった。
、素子特性向上のため、周期構造の寸法を厳密に制御す
る必要はないが、電流経路が２次元的広がシをもつため
、干渉効果が低減するという欠点があった。
本発明は以上の点に鑑み、このような問題を解決すべく
なされたもので、その目的は、簡単な構成によって２つ
の電子波の干渉効果を高めた電子干渉素子を提供するこ
とにある。
なされたもので、その目的は、簡単な構成によって２つ
の電子波の干渉効果を高めた電子干渉素子を提供するこ
とにある。
上記の目的を達成するため、本発明は、電子の流れる導
電部を途中で２本の経路に分離し、一方の電子波の位相
をゲートに印加する電圧で変えた後、再び単一の導電部
に合流し、２つの電子波の干渉を生ぜしめることにより
動作させる電子干渉素子において、電子の２つの経路を
１次元細線にすることを特徴とするものである。
電部を途中で２本の経路に分離し、一方の電子波の位相
をゲートに印加する電圧で変えた後、再び単一の導電部
に合流し、２つの電子波の干渉を生ぜしめることにより
動作させる電子干渉素子において、電子の２つの経路を
１次元細線にすることを特徴とするものである。
したがって、本発明においては、電子の２つの経路を１
次元細線（量子細線ともいう）にすることにより、電子
波が１方向の波動成分しか持たなくなシ、電子波の干渉
性を向上させることができる。
次元細線（量子細線ともいう）にすることにより、電子
波が１方向の波動成分しか持たなくなシ、電子波の干渉
性を向上させることができる。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施例による電
子干渉素子の基本構造を示す断面図およびその外観斜視
図である。この実施例では、ＭＯＣＶＤ （有機金属気
相成長法）またはＭＢＥ （分子綜成長法）などにより
ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓ ／ｆｆｉ ４ 、 Ｇ
１Ａｍ ｍ３ 、 ＡｌＧａＡｓ層４の順でエピタキシ
ャル成長させたりえ、ＰＩＥ（反応性イオンエツチング
）などで３角形にエツチングする。次いで、そのソース
１゜ドレイン２を除く領域にＡｌＧａＡｓ層８を成長さ
せた後、そのＡｌＧａＡｓ層８上の一方の側面にゲート
電極５を形成することにより、電子の２つの電流経路を
前記ＧａＡｓ層３から構成して１次元にしたものである
。
子干渉素子の基本構造を示す断面図およびその外観斜視
図である。この実施例では、ＭＯＣＶＤ （有機金属気
相成長法）またはＭＢＥ （分子綜成長法）などにより
ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓ ／ｆｆｉ ４ 、 Ｇ
１Ａｍ ｍ３ 、 ＡｌＧａＡｓ層４の順でエピタキシ
ャル成長させたりえ、ＰＩＥ（反応性イオンエツチング
）などで３角形にエツチングする。次いで、そのソース
１゜ドレイン２を除く領域にＡｌＧａＡｓ層８を成長さ
せた後、そのＡｌＧａＡｓ層８上の一方の側面にゲート
電極５を形成することにより、電子の２つの電流経路を
前記ＧａＡｓ層３から構成して１次元にしたものである
。
この場合、ＧａＡｓ層３はその経路がゲート電極５に相
当する長さを有していて、ＡｌＧａＡｓ層８にはｓｉな
どのドナー不純物が添加されている。そして、ＧａＡｓ
層３とＡｔＧＩＡＩ層８の界面の電子の広がシは通常、
界面から１０ＯＡであシ、ＧａＡｓ層３の厚さを１００
Ａ程度とすると、界面の電子はほぼ１次元と見なすこと
ができ、この電子っまシ１次元電子ガスを符号７で示し
ている。なお、図中、同一符号は同一または相当部分を
示す。
当する長さを有していて、ＡｌＧａＡｓ層８にはｓｉな
どのドナー不純物が添加されている。そして、ＧａＡｓ
層３とＡｔＧＩＡＩ層８の界面の電子の広がシは通常、
界面から１０ＯＡであシ、ＧａＡｓ層３の厚さを１００
Ａ程度とすると、界面の電子はほぼ１次元と見なすこと
ができ、この電子っまシ１次元電子ガスを符号７で示し
ている。なお、図中、同一符号は同一または相当部分を
示す。
このように、上記実施例構造の電子干渉素子によると、
その動作原理は基本的には第４図の従来例と同様である
が、ＧａＡｓ層３にて２分割された電流経路が１次元（
量子細線）のため、電子波が１方向の波動成分しか持た
なくなる。したがって、電子波の干渉性が向上する。す
なわち、第２図に示すように、ゲート電極５に印加する
ゲート電圧ｖＧに対するドレイン電流ＩＤの最大、最小
の比を増大させることができる。また、電流経路が１次
元のため、電子のコヒーレント長が長くなり、素子の寸
法を極端に小さくする必要性がなくなるという利点もあ
る。
その動作原理は基本的には第４図の従来例と同様である
が、ＧａＡｓ層３にて２分割された電流経路が１次元（
量子細線）のため、電子波が１方向の波動成分しか持た
なくなる。したがって、電子波の干渉性が向上する。す
なわち、第２図に示すように、ゲート電極５に印加する
ゲート電圧ｖＧに対するドレイン電流ＩＤの最大、最小
の比を増大させることができる。また、電流経路が１次
元のため、電子のコヒーレント長が長くなり、素子の寸
法を極端に小さくする必要性がなくなるという利点もあ
る。
なお、上述の実施例では、ＧａＡ１基板上にＡｌＧａＡ
ｓ、ＧａＡｓ 、 Ａ４ＧａＡｓの順でエピタキシャル
成長させたうえ、ＲＩＥなどで３角形にエツチングした
後、ＡｌＧａＡｓ層８を成長させて形成する場合につい
て示したが、本発明は、これに限定されるものではな（
、ＭＯＣＶＤを用いて１回の成長で第１図の実施例構造
を形成することもできる。この方法によると、上記エツ
チングによるものに比べて、界面のダメージがなくなシ
、コヒーレント長を長くとれる点で有利である。
ｓ、ＧａＡｓ 、 Ａ４ＧａＡｓの順でエピタキシャル
成長させたうえ、ＲＩＥなどで３角形にエツチングした
後、ＡｌＧａＡｓ層８を成長させて形成する場合につい
て示したが、本発明は、これに限定されるものではな（
、ＭＯＣＶＤを用いて１回の成長で第１図の実施例構造
を形成することもできる。この方法によると、上記エツ
チングによるものに比べて、界面のダメージがなくなシ
、コヒーレント長を長くとれる点で有利である。
また、上述の実施例では１次元細線部分をＧａＡｓ＋こ
の細線を取り囲む部分をＡ１．ＧａＡｓで構成する場合
でおったが、１次元細線部分はＩｎＧａまだはＩｎＧａ
Ａｓで、この細線を取シ囲む部分はＡｔ１．Ａｓまたは
ＡｔＧ＊でそれぞれ構成したシ、任意の化合物半導体装
置１換えることもできる。
の細線を取り囲む部分をＡ１．ＧａＡｓで構成する場合
でおったが、１次元細線部分はＩｎＧａまだはＩｎＧａ
Ａｓで、この細線を取シ囲む部分はＡｔ１．Ａｓまたは
ＡｔＧ＊でそれぞれ構成したシ、任意の化合物半導体装
置１換えることもできる。
さらに、電子の２つの経路を構成する１次元細線は、三
角形の２辺上に形成する他に、台形などの任意の形状の
相対向する辺上に形成することもできる。
角形の２辺上に形成する他に、台形などの任意の形状の
相対向する辺上に形成することもできる。
以上説明したように、本発明の電子干渉素子によれば、
電子の２つの経路を１次元細線にすることによυ、２つ
の電子波の干渉効果がよシ完全に起こることになるので
、ドレイン電流の最大・最小の比を大きくとることがで
きる利点がある。
電子の２つの経路を１次元細線にすることによυ、２つ
の電子波の干渉効果がよシ完全に起こることになるので
、ドレイン電流の最大・最小の比を大きくとることがで
きる利点がある。
第１図（１）および（ｂ）は本発明の一実施例による電
子干渉素子の基本構造を示す断面図およびその外観斜視
図、第２図は本発明によるドレイン電流・ゲート電圧特
性を示す図、第３図（ａ） 、 （ｂ）は従来の電子干
渉素子の一例を示すｔ１１回およびゲート電圧印加時の
周期ポテンシャルとブラック反射を示す説明図、第４図
は同じ〈従来の電子干渉素子を −示す構造図である。 １・争・・ソース、２昏・・・ドレイン、３・ｓ＠ａ無
添加のＧａＡｓ、 ４ ＊ ＊ ＊ ＊Ａ４ＧｍＡｍ、
５・−・・ゲート電極、６・・・・無添加のＡｌＧａ
Ａｓ、７ｅ・・・１次元電子ガス、９＊ｓ＊＊ドナー不
純物添加のＡｔＧ轟Ａｓ。 特許出願人 日本電信電話株式会社
子干渉素子の基本構造を示す断面図およびその外観斜視
図、第２図は本発明によるドレイン電流・ゲート電圧特
性を示す図、第３図（ａ） 、 （ｂ）は従来の電子干
渉素子の一例を示すｔ１１回およびゲート電圧印加時の
周期ポテンシャルとブラック反射を示す説明図、第４図
は同じ〈従来の電子干渉素子を −示す構造図である。 １・争・・ソース、２昏・・・ドレイン、３・ｓ＠ａ無
添加のＧａＡｓ、 ４ ＊ ＊ ＊ ＊Ａ４ＧｍＡｍ、
５・−・・ゲート電極、６・・・・無添加のＡｌＧａ
Ａｓ、７ｅ・・・１次元電子ガス、９＊ｓ＊＊ドナー不
純物添加のＡｔＧ轟Ａｓ。 特許出願人 日本電信電話株式会社
Claims (3)
- （１）電子の流れる導電部を途中で２本の経路に分離し
、一方の電子波の位相をゲートに印加する電圧で変えた
後、再び単一の導電部に合流し、２つの電子波の干渉を
生ぜしめることにより動作させる電子干渉素子において
、電子の２つの経路を１次元細線にすることを特徴とす
る電子干渉素子。 - （２）電子の２つの経路の１次元細線を三角形の２辺上
に構成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の電子干渉素子。 - （３）１次元細線部分をＧａＡｓ、この細線を取り囲む
部分をＡｌＧａＡｓで構成することを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第２項記載の電子干渉素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62287558A JPH01129468A (ja) | 1987-11-16 | 1987-11-16 | 電子干渉素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62287558A JPH01129468A (ja) | 1987-11-16 | 1987-11-16 | 電子干渉素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01129468A true JPH01129468A (ja) | 1989-05-22 |
Family
ID=17718897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62287558A Pending JPH01129468A (ja) | 1987-11-16 | 1987-11-16 | 電子干渉素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01129468A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01170046A (ja) * | 1987-12-25 | 1989-07-05 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPH06244211A (ja) * | 1993-02-12 | 1994-09-02 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPH06267993A (ja) * | 1993-03-12 | 1994-09-22 | Nec Corp | 量子細線構造 |
| EP0537889A3 (ja) * | 1991-10-14 | 1995-03-15 | Fujitsu Ltd | |
| US5412223A (en) * | 1992-11-11 | 1995-05-02 | Sony Corporation | Semiconductor device exploiting a quantum interference effect |
-
1987
- 1987-11-16 JP JP62287558A patent/JPH01129468A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01170046A (ja) * | 1987-12-25 | 1989-07-05 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| EP0537889A3 (ja) * | 1991-10-14 | 1995-03-15 | Fujitsu Ltd | |
| US5412223A (en) * | 1992-11-11 | 1995-05-02 | Sony Corporation | Semiconductor device exploiting a quantum interference effect |
| JPH06244211A (ja) * | 1993-02-12 | 1994-09-02 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPH06267993A (ja) * | 1993-03-12 | 1994-09-22 | Nec Corp | 量子細線構造 |
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