JPH02206169A - ホットエレクトロントランジスタ - Google Patents
ホットエレクトロントランジスタInfo
- Publication number
- JPH02206169A JPH02206169A JP1026963A JP2696389A JPH02206169A JP H02206169 A JPH02206169 A JP H02206169A JP 1026963 A JP1026963 A JP 1026963A JP 2696389 A JP2696389 A JP 2696389A JP H02206169 A JPH02206169 A JP H02206169A
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- Japan
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- layer
- emitter
- barrier
- het
- collector
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- Pending
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- 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、ホットエレクトロンＩ・ランジスタ（Ｈｏｔ
ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ −・・以
下ＨＥ ’Ｉ”という）の電流密度の向上をはかったＮ
Ｅ Ｔに関する。
ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ −・・以
下ＨＥ ’Ｉ”という）の電流密度の向上をはかったＮ
Ｅ Ｔに関する。
〈従来の技術〉
第５図は従来のＨＥＴの構成図を示すものである。
図において１は半絶縁性１ｎＰ基板であり、２ａ、、２
ｂ、２ｃはｎ”−Ｉ ｎＧａＡｓからなるコンタクト層
、３ａはコレクタ層、３ｂはコレクタ電極、４はｌ ｎ
ＡｌＡｓからなるコレクタバリア層、５ａはｎ−）ｎＧ
ａＡｓからなるベース層。
ｂ、２ｃはｎ”−Ｉ ｎＧａＡｓからなるコンタクト層
、３ａはコレクタ層、３ｂはコレクタ電極、４はｌ ｎ
ＡｌＡｓからなるコレクタバリア層、５ａはｎ−）ｎＧ
ａＡｓからなるベース層。
５ｂはベース電極、６はＩ ｎＡｆｆｉＡｓからなるエ
ミッタバリア層、７はローＴ ｎＧａＡｓからなるエミ
ッタ層、８はエミッタ電極である。なお、コレクターベ
ース間のコレクタバリア層は１５００Ａ程度、ベースー
エミッタ間のエミッタバリア層は１５０Ａ程度、ベース
層の厚みは１０００Ａ程度に例えば分子線結晶成長装置
（ＭＢＥ）を用いて積層される。
ミッタバリア層、７はローＴ ｎＧａＡｓからなるエミ
ッタ層、８はエミッタ電極である。なお、コレクターベ
ース間のコレクタバリア層は１５００Ａ程度、ベースー
エミッタ間のエミッタバリア層は１５０Ａ程度、ベース
層の厚みは１０００Ａ程度に例えば分子線結晶成長装置
（ＭＢＥ）を用いて積層される。
第６図は上記ＨＥＴのエネルギーバンド構成図を示すも
のである。図においてベース、エミッタ層は共にＴｎＧ
ａＡｓであるが、この間にバリア層として１５０人程変
色極めて薄いＩ ｎＡｌＡｓ層が挿入されている。この
なめ、エミッタからベス領域に入射される電子は、Ｉｎ
ＧａＡｓと■ｎＡ１Ａｓのエネルギー差約０．６ｅＶ以
上のエネルギーをもって入射する。このことは電子が極
めて高速に走行している事を示し、 １ｏｏｏＡ程度の
厚さのベース層をＯ，ｌｐｓ以下で通過することになり
１通常のバイポーラトランジスタに比較して極めて高速
で動作することが可能である。
のである。図においてベース、エミッタ層は共にＴｎＧ
ａＡｓであるが、この間にバリア層として１５０人程変
色極めて薄いＩ ｎＡｌＡｓ層が挿入されている。この
なめ、エミッタからベス領域に入射される電子は、Ｉｎ
ＧａＡｓと■ｎＡ１Ａｓのエネルギー差約０．６ｅＶ以
上のエネルギーをもって入射する。このことは電子が極
めて高速に走行している事を示し、 １ｏｏｏＡ程度の
厚さのベース層をＯ，ｌｐｓ以下で通過することになり
１通常のバイポーラトランジスタに比較して極めて高速
で動作することが可能である。
第７図はこの様なＨＥ ＴのＩＣ−ＶＢＥ特性を示すも
のである。
のである。
しかしながら、トンネル電流は電流密度があまり大きな
ものではない（１０’Ａ／ｃｍ’以下）のでデバイス化
したときの高速動作は困昇である。
ものではない（１０’Ａ／ｃｍ’以下）のでデバイス化
したときの高速動作は困昇である。
この様な欠点を解決するため第８図に示す様にエミッタ
バリア層内に量子井戸（ＩｎＧａＡｓ−ＡＩ Ａ ｓ系
で４０〜５０人、ＧａＡｓ−ＡｆｆｉＡｓ系で５０〜ｓ
ｏＡｍ度）２０を形成することによりエミッタバリア層
６を共鳴トンネルバリアにして透過確率を向上させ、電
流密度を〜１０’Ａ／ｃｍ２程度まで向上出来る様にし
た共鳴トンネル型ＨＥＴ （以下、ＲＷＥ’ｌ’という
）が知られている。
バリア層内に量子井戸（ＩｎＧａＡｓ−ＡＩ Ａ ｓ系
で４０〜５０人、ＧａＡｓ−ＡｆｆｉＡｓ系で５０〜ｓ
ｏＡｍ度）２０を形成することによりエミッタバリア層
６を共鳴トンネルバリアにして透過確率を向上させ、電
流密度を〜１０’Ａ／ｃｍ２程度まで向上出来る様にし
た共鳴トンネル型ＨＥＴ （以下、ＲＷＥ’ｌ’という
）が知られている。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、ＲＨＦ、Ｔは第９図に示す様にＩＣＶＢ
Ｅ特性が負性抵抗を示す様になり電流制御か器しくなる
という問題かあった。
Ｅ特性が負性抵抗を示す様になり電流制御か器しくなる
という問題かあった。
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされた
もので、電流密度はＲＨＥ Ｔ並でＩＣ−ＶＢＥ特性の
改善をはかつなＨＥＴを実現することを目的とする。
もので、電流密度はＲＨＥ Ｔ並でＩＣ−ＶＢＥ特性の
改善をはかつなＨＥＴを実現することを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉
北記従来技術の問題を解決する為の本発明の構成は、コ
レクタ層とベース層の間にコレクタバリア層か、ベース
層とエミッタ層の間にエミッタバリア層か形成されたホ
ラ）〜エレクトロントランジスタにおいて、前記エミッ
タバリア層は中央付近から外側に向かうに従ってポテン
シャル障壁が順次高くなる様に形成したことを特徴とす
るものである。
レクタ層とベース層の間にコレクタバリア層か、ベース
層とエミッタ層の間にエミッタバリア層か形成されたホ
ラ）〜エレクトロントランジスタにおいて、前記エミッ
タバリア層は中央付近から外側に向かうに従ってポテン
シャル障壁が順次高くなる様に形成したことを特徴とす
るものである。
〈実施例〉
以下１図面に従い本発明を説明する。第１図（ａ）、（
ｂ）は本発明のＨＥＴの一実施例の要部を示すもので（
ａ）はエミッタバリアの構成拡大図（ｂ）はポテンシャ
ル障壁のエネルギーバンド構成図を示すものである。な
お、他の構成部分は従来例と同様である。
ｂ）は本発明のＨＥＴの一実施例の要部を示すもので（
ａ）はエミッタバリアの構成拡大図（ｂ）はポテンシャ
ル障壁のエネルギーバンド構成図を示すものである。な
お、他の構成部分は従来例と同様である。
図においてエミッタバリア６の厚さＡは例えば１５０へ
の厚さとされ、エミッタ層７とベース層５ａに接する外
側のＢ層は１９ム、このＢ層に挟まれたＣ８〜Ｃ３層は
１６Ａに積層される。またこれらの層の組成として例え
ばエミッタ、コレクタ層にＩｎｏ、＝＋３Ｇａｏ、４、
Ａｓ、エミッタバリア層にＩｎｏ −５３（ＡｌｘＧａ
＋ −ｘ）。
の厚さとされ、エミッタ層７とベース層５ａに接する外
側のＢ層は１９ム、このＢ層に挟まれたＣ８〜Ｃ３層は
１６Ａに積層される。またこれらの層の組成として例え
ばエミッタ、コレクタ層にＩｎｏ、＝＋３Ｇａｏ、４、
Ａｓ、エミッタバリア層にＩｎｏ −５３（ＡｌｘＧａ
＋ −ｘ）。
４７ＡＳを用いれば伝導体（Ｅｃ）のバンド障壁の差は
ｘ＝ｌの時最大０．６ｅＶ程度となる。従ってＩ ｎｏ
−５３（Ａｉ’ｘＧａｔ −ｘ ）ｏ 、ａ ｖＡｓ
のＸの値を変化させる事により障壁の高さを変化させる
事が出来る。
ｘ＝ｌの時最大０．６ｅＶ程度となる。従ってＩ ｎｏ
−５３（Ａｉ’ｘＧａｔ −ｘ ）ｏ 、ａ ｖＡｓ
のＸの値を変化させる事により障壁の高さを変化させる
事が出来る。
第１図（ｂ）はエミッタバリア６の障壁の高さを外側に
向かって高くなる様にしたエネルギーバンド構成であり
、中央近傍のＣ８の障壁をエミッタ、コレクタ層のレベ
ルと同様とし、その両側面のＣ１の障壁りを０．２ｅＶ
、その外側のＣ２の障壁Ｅを０．４ｅＶ、その外側のＣ
３の障壁Ｆを０．４ｅＶ、その外側のＢ層の障壁Ｇを０
．６ｅ■とした状態を示している。
向かって高くなる様にしたエネルギーバンド構成であり
、中央近傍のＣ８の障壁をエミッタ、コレクタ層のレベ
ルと同様とし、その両側面のＣ１の障壁りを０．２ｅＶ
、その外側のＣ２の障壁Ｅを０．４ｅＶ、その外側のＣ
３の障壁Ｆを０．４ｅＶ、その外側のＢ層の障壁Ｇを０
．６ｅ■とした状態を示している。
第２図は第１図に示す構成のエミッタバリア層の入射エ
ネルギーと透過率の関係を示すもので。
ネルギーと透過率の関係を示すもので。
共鳴準位がほぼ等間隔にならんでいる状態を示している
。
。
第３図は上記構成のＨＥＴの各共鳴準位でのＩＣＶＢＥ
特性であり、各準位において負性抵抗か発生している事
を示している。
特性であり、各準位において負性抵抗か発生している事
を示している。
第４図は各共鳴準位間の幅（例えば第２図のＨで示す幅
・・・約０．２ｅＶ）を室温付近での電子のエネルギー
幅の拡がり（〜２５〜５０ ｍ ｅ Ｖ ）程度にバン
ドの谷の幅を広げた時のＩＣＶＢＥ特性を示すもので、
各共鳴準位が重なりあった状態となり負性抵抗特性を示
さなくなっている事が分る。
・・・約０．２ｅＶ）を室温付近での電子のエネルギー
幅の拡がり（〜２５〜５０ ｍ ｅ Ｖ ）程度にバン
ドの谷の幅を広げた時のＩＣＶＢＥ特性を示すもので、
各共鳴準位が重なりあった状態となり負性抵抗特性を示
さなくなっている事が分る。
なお室温付近での電子のエネルギー（Ｅ）幅の拡がりは
以下の計算により算出する。
以下の計算により算出する。
Ｅ＝ｆｉＴ／？
に：ボルツマン定数
７；素電荷
Ｔ：温度（Ｋ）
例えば、”ｒ＝３００にの場合の泗算例はＥ＝１．３８
ｘｌ Ｏ−２’ ｘ３００／１．６ｘｌＯ−’ ９＝２
６ｍｅＶ となる。
ｘｌ Ｏ−２’ ｘ３００／１．６ｘｌＯ−’ ９＝２
６ｍｅＶ となる。
なお、第１図（ｂ）では簡略化の為障壁の数を４段とし
ているが、必要に応じて段数を増やし事実上放物曲線に
近い状態にすればより効果的である。また、放物線状に
限らすエネルギー障壁が中央付近から外側に向がって順
次高くなっていれば放物線である必要はない。
ているが、必要に応じて段数を増やし事実上放物曲線に
近い状態にすればより効果的である。また、放物線状に
限らすエネルギー障壁が中央付近から外側に向がって順
次高くなっていれば放物線である必要はない。
また９本実施例についてはＴｎＧａＡｓ−ＩｎＡＩＡｓ
系について説明したが、Ｇａ、Ａｓ−ＡｎＧａＡｓ系に
適用する事も可能である。
系について説明したが、Ｇａ、Ａｓ−ＡｎＧａＡｓ系に
適用する事も可能である。
〈発明の効果〉
以上実施例とともに具体的に説明した様に本発明によれ
は、エミッタバリア層を中央付近から外側に向かうに従
ってポテンシャル障壁が順次高くなる様に形成したので
、共鳴トンネリング梢造でありながら（即ち１電流密度
を大きくしなまま）その■−■特性は負性抵抗を示さな
いものとなる。
は、エミッタバリア層を中央付近から外側に向かうに従
ってポテンシャル障壁が順次高くなる様に形成したので
、共鳴トンネリング梢造でありながら（即ち１電流密度
を大きくしなまま）その■−■特性は負性抵抗を示さな
いものとなる。
従って高速で制御性がよく、かつ、集積回路設計の容易
なＨＥＴを実現する事が出来る。
なＨＥＴを実現する事が出来る。
第１図（ａ＞、（ｂ）は本発明のＨＥＴの要部構成図お
よびエネルギーバンド構成図、第２図はエミッタバリア
層の入射エネルギーと透過率の関係を示す図、第３図は
本発明のＨＥ Ｔの各共鳴準位でのｒｃ ＶＢＥ特性
を示す図、第４図は各共鳴準位間の幅を室温付近での電
子のエネルギー幅の拡がり程度にバンドの谷の幅を広げ
た時のＩＣＶＢＥ特性を示す図、第５図は従来のＨＥＴ
の構成図、第６図は従来のＨＥＴのエネルギーバンド図
、第７図は従来のＨＥＴのＩＣＶＢＥ特性図、第８図は
従来のＲＩ−Ｉ Ｅ Ｔのエネルギーバンド構成図、第
９図は従来のＲＨＥ ＴのＩＣＶＢＥ特性図である。 １・・・半絶縁性ＩｎＰ基板、２ａ、２ｂ、２ｃ・・コ
ンタクト層、３ａ・・・コレクタ層、３ｂ・・・コレク
タ電極、４・・・コレクタバリア層、５ａ・・・ベース
６・・・エミッタバリア層、７・・・エミッタ層。 つ （久） 第 図 第 図 ＢＥ
よびエネルギーバンド構成図、第２図はエミッタバリア
層の入射エネルギーと透過率の関係を示す図、第３図は
本発明のＨＥ Ｔの各共鳴準位でのｒｃ ＶＢＥ特性
を示す図、第４図は各共鳴準位間の幅を室温付近での電
子のエネルギー幅の拡がり程度にバンドの谷の幅を広げ
た時のＩＣＶＢＥ特性を示す図、第５図は従来のＨＥＴ
の構成図、第６図は従来のＨＥＴのエネルギーバンド図
、第７図は従来のＨＥＴのＩＣＶＢＥ特性図、第８図は
従来のＲＩ−Ｉ Ｅ Ｔのエネルギーバンド構成図、第
９図は従来のＲＨＥ ＴのＩＣＶＢＥ特性図である。 １・・・半絶縁性ＩｎＰ基板、２ａ、２ｂ、２ｃ・・コ
ンタクト層、３ａ・・・コレクタ層、３ｂ・・・コレク
タ電極、４・・・コレクタバリア層、５ａ・・・ベース
６・・・エミッタバリア層、７・・・エミッタ層。 つ （久） 第 図 第 図 ＢＥ
Claims (1)
- コレクタ層とベース層の間にコレクタバリア層が、ベー
ス層とエミッタ層の間にエミッタバリア層が形成された
ホットエレクトロントランジスタにおいて、前記エミッ
タバリア層は中央付近から外側に向かうに従ってポテン
シャル障壁が順次高くなる様に形成したことを特徴とす
るホットエレクトロントランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1026963A JPH02206169A (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | ホットエレクトロントランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1026963A JPH02206169A (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | ホットエレクトロントランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02206169A true JPH02206169A (ja) | 1990-08-15 |
Family
ID=12207812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1026963A Pending JPH02206169A (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | ホットエレクトロントランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02206169A (ja) |
-
1989
- 1989-02-06 JP JP1026963A patent/JPH02206169A/ja active Pending
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