JPH0897437A - 電子の干渉性を利用した量子干渉トランジスター - Google Patents
電子の干渉性を利用した量子干渉トランジスターInfo
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- JPH0897437A JPH0897437A JP6297447A JP29744794A JPH0897437A JP H0897437 A JPH0897437 A JP H0897437A JP 6297447 A JP6297447 A JP 6297447A JP 29744794 A JP29744794 A JP 29744794A JP H0897437 A JPH0897437 A JP H0897437A
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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
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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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- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体をその材質とするゲートの構造を変化さ
せることによって、各種のゲート電圧によりドレイン電
流の極大／極小化を含めて任意に制御すると共に、トラ
ンスコンダクタンスを増加させることができる量子干渉
トランジスターを提供する。 【構成】トランジスターの活性領域がＡｌＧａＡｓ層１
６／ＧａＡｓ層１２の異種接合の構造として構成され、
前記活性領域のチャンネルが前記ＡｌＧａＡｓ層１６／
ＧａＡｓ層１２の界面に形成される二次元電子ガス層１
４によって形成され、前記ＡｌＧａＡｓ層１６上部の、
ソース／ドレイン領域３０間に形成されるゲート２０
が、前記二次元電子ガス層１４内の電子が相互の位相差
によって干渉を起こすことができるように、そのゲート
幅が周期的に異なるように形成する。
せることによって、各種のゲート電圧によりドレイン電
流の極大／極小化を含めて任意に制御すると共に、トラ
ンスコンダクタンスを増加させることができる量子干渉
トランジスターを提供する。 【構成】トランジスターの活性領域がＡｌＧａＡｓ層１
６／ＧａＡｓ層１２の異種接合の構造として構成され、
前記活性領域のチャンネルが前記ＡｌＧａＡｓ層１６／
ＧａＡｓ層１２の界面に形成される二次元電子ガス層１
４によって形成され、前記ＡｌＧａＡｓ層１６上部の、
ソース／ドレイン領域３０間に形成されるゲート２０
が、前記二次元電子ガス層１４内の電子が相互の位相差
によって干渉を起こすことができるように、そのゲート
幅が周期的に異なるように形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子の干渉現象を利用す
る量子干渉トランジスターに関するもので、より詳細に
はソースとドレインとの間の電流の大きさを制御するゲ
ートの幅に周期的変化を賦与し、このゲート幅の変化に
よる電子の波動的な位相差を利用する量子干渉トランジ
スターに関するものである。
る量子干渉トランジスターに関するもので、より詳細に
はソースとドレインとの間の電流の大きさを制御するゲ
ートの幅に周期的変化を賦与し、このゲート幅の変化に
よる電子の波動的な位相差を利用する量子干渉トランジ
スターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子の波動性とは電子が動くとき、電子
が波動と一緒に行動する現象を指称する。特に、電子の
干渉性とは波動が二つの異なる経路を通過して再び合わ
せられるとき、その合わせられた波動の大きさが分けら
れた二つの波動が経過してきた経路の差異により異なる
ということを意味する。即ち、電子の干渉性（具体的に
は仮干渉性）とは電子が波動と一緒に位相をもち、相異
な位相をもつ電子が同じ方向に進行するとき、その電子
が位相の差異による干渉現象を起こすことによって、そ
の電子の全体的な流れの強さ、即ち電流量が変化するこ
とができるという現象を指称する。
が波動と一緒に行動する現象を指称する。特に、電子の
干渉性とは波動が二つの異なる経路を通過して再び合わ
せられるとき、その合わせられた波動の大きさが分けら
れた二つの波動が経過してきた経路の差異により異なる
ということを意味する。即ち、電子の干渉性（具体的に
は仮干渉性）とは電子が波動と一緒に位相をもち、相異
な位相をもつ電子が同じ方向に進行するとき、その電子
が位相の差異による干渉現象を起こすことによって、そ
の電子の全体的な流れの強さ、即ち電流量が変化するこ
とができるという現象を指称する。
【０００３】そして、この現象が現代の量子力学的な技
術として説明されるので、この現象を利用したトランジ
スターを量子干渉トランジスターであるという。
術として説明されるので、この現象を利用したトランジ
スターを量子干渉トランジスターであるという。
【０００４】一方、上記通路の電子の位相を人為的なゲ
ート電圧として調節し、これによって出力電流の大きさ
が変化される量子干渉トランジスターは既存のトランジ
スターと同じ動作形態をもつようになり、電子の弾動的
な動きも一緒に利用されるので迅速な動作特性等の長所
をもっている。
ート電圧として調節し、これによって出力電流の大きさ
が変化される量子干渉トランジスターは既存のトランジ
スターと同じ動作形態をもつようになり、電子の弾動的
な動きも一緒に利用されるので迅速な動作特性等の長所
をもっている。
【０００５】しかし、固体内では、このような仮干渉性
は、電子がフォノン（phonon）のような物理的な要因
と、不純物や粒界（grain boundary）のような材料的な
要因との非弾性的な衝突によって喪失されるので、量子
力学的な干渉性によるトランジスターの動作を得るため
には非弾性の衝突要因を減少させるとか、電子が非弾性
の衝突の以前に相互に量子干渉を起こすことができるよ
うにトランジスターの大きさを減らすことが必要であ
る。
は、電子がフォノン（phonon）のような物理的な要因
と、不純物や粒界（grain boundary）のような材料的な
要因との非弾性的な衝突によって喪失されるので、量子
力学的な干渉性によるトランジスターの動作を得るため
には非弾性の衝突要因を減少させるとか、電子が非弾性
の衝突の以前に相互に量子干渉を起こすことができるよ
うにトランジスターの大きさを減らすことが必要であ
る。
【０００６】近来のＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）
やＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposit
ion ）のような高純度の単結晶の薄膜成長技術の発展に
よって、薄膜内の非弾性の衝突要因を相当量減少させる
ことに成功し、電子ビームリソグラフィの発達によって
微細形状のパターンを形成することが可能になった。
やＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposit
ion ）のような高純度の単結晶の薄膜成長技術の発展に
よって、薄膜内の非弾性の衝突要因を相当量減少させる
ことに成功し、電子ビームリソグラフィの発達によって
微細形状のパターンを形成することが可能になった。
【０００７】これにより、各種の形態の電子の干渉現象
を利用した素子が出現している実情である。その代表的
な構造が金属となっている、並列型のゲート構造をもつ
量子干渉トランジスターである（参照文献：Ｄ．Ｒ．Al
lee 等のPhysical Review Letters, vol.59, pp.1791,1
987 ）。
を利用した素子が出現している実情である。その代表的
な構造が金属となっている、並列型のゲート構造をもつ
量子干渉トランジスターである（参照文献：Ｄ．Ｒ．Al
lee 等のPhysical Review Letters, vol.59, pp.1791,1
987 ）。
【０００８】このような量子干渉トランジスターを図４
に図示する。図４の量子干渉トランジスターの製造方法
に対して下記のように説明する。
に図示する。図４の量子干渉トランジスターの製造方法
に対して下記のように説明する。
【０００９】半絶縁の基板上にＭＢＥ（molecular beam
epitaxy）層を約５８０℃で成長させて素子が製造され
る。即ち、４０ｎｍの厚さをもつＧａＡｓ層が先にＡｌ
ＧａＡｓ／ＧａＡｓ超格子の周期を８回遂行してから成
長される。
epitaxy）層を約５８０℃で成長させて素子が製造され
る。即ち、４０ｎｍの厚さをもつＧａＡｓ層が先にＡｌ
ＧａＡｓ／ＧａＡｓ超格子の周期を８回遂行してから成
長される。
【００１０】このとき、５００ｎｍの厚さをもつバッフ
ァー層が成長され、続いて２．５ｎｍの厚さをもつドー
ピングされなかったＡｌＧａＡｓ間隔層、４５ｎｍの厚
さをもって２×１０18ｃｍ-3のシリコンでドープされた
ＡｌＧａＡｓ層および、終りに５０ｎｍの厚さをもつｎ
+ ＧａＡｓキャップ層が形成される。この方法で使用さ
れるウェーハのシート抵抗は２５０Ω／ｓｑである。
ァー層が成長され、続いて２．５ｎｍの厚さをもつドー
ピングされなかったＡｌＧａＡｓ間隔層、４５ｎｍの厚
さをもって２×１０18ｃｍ-3のシリコンでドープされた
ＡｌＧａＡｓ層および、終りに５０ｎｍの厚さをもつｎ
+ ＧａＡｓキャップ層が形成される。この方法で使用さ
れるウェーハのシート抵抗は２５０Ω／ｓｑである。
【００１１】前記より厚い間隔層は、クーロン散乱（Co
ulombic scattering）を減少することによって異種接合
の界面から電子移動度を増加する。前記キャップ層はゲ
ート電極が上部に並列に設置されることができる程に薄
いので、広いゲート凹部分を回避することができるばか
りでなく、その製造工程も簡略化することができる。
ulombic scattering）を減少することによって異種接合
の界面から電子移動度を増加する。前記キャップ層はゲ
ート電極が上部に並列に設置されることができる程に薄
いので、広いゲート凹部分を回避することができるばか
りでなく、その製造工程も簡略化することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
造の従来の量子干渉トランジスターは二つのゲートが前
記ＡｌＧａＡｓ層上に並列に形成されており、そしてこ
の構造はソースとドレインおよびソースとドレインとの
間の電子通路がすべて金属となっているため、これらの
量子のスクリーニング（Screening）現象によって高い
ゲート電圧が要求される。また、同じ大きさの半導体素
子に比べチャンネルの数が多数になり、これらのチャン
ネルの数による平均化現象のため干渉性の大きさが大変
小くなって実用化に大きな困難性が随伴された。
造の従来の量子干渉トランジスターは二つのゲートが前
記ＡｌＧａＡｓ層上に並列に形成されており、そしてこ
の構造はソースとドレインおよびソースとドレインとの
間の電子通路がすべて金属となっているため、これらの
量子のスクリーニング（Screening）現象によって高い
ゲート電圧が要求される。また、同じ大きさの半導体素
子に比べチャンネルの数が多数になり、これらのチャン
ネルの数による平均化現象のため干渉性の大きさが大変
小くなって実用化に大きな困難性が随伴された。
【００１３】本発明の目的は、半導体をその材質とす
る、電子の位相を調節するゲートの構造を変化させるこ
とによって、各種のゲート電圧によりドレイン電流の極
大／極小化を含めて任意に制御すると共に、トランスコ
ンダクタンスを増加させることができる量子干渉トラン
ジスターを提供することにある。
る、電子の位相を調節するゲートの構造を変化させるこ
とによって、各種のゲート電圧によりドレイン電流の極
大／極小化を含めて任意に制御すると共に、トランスコ
ンダクタンスを増加させることができる量子干渉トラン
ジスターを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の量子干渉トランジスターは、トランジスター
の活性領域がＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓの異種接合の構造
として構成され、前記活性領域のチャンネルは前記Ａｌ
ＧａＡｓ／ＧａＡｓの界面に形成される二次元の電子ガ
ス層によって形成され、前記ＡｌＧａＡｓ層上部とソー
ス／ドレインとの間に形成されるゲートは前記二次元の
電子ガス層内の電子が相互の位相差によって干渉が起こ
すことができるようにゲート幅を周期的に異なるように
形成されたことを特徴とする。
の本発明の量子干渉トランジスターは、トランジスター
の活性領域がＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓの異種接合の構造
として構成され、前記活性領域のチャンネルは前記Ａｌ
ＧａＡｓ／ＧａＡｓの界面に形成される二次元の電子ガ
ス層によって形成され、前記ＡｌＧａＡｓ層上部とソー
ス／ドレインとの間に形成されるゲートは前記二次元の
電子ガス層内の電子が相互の位相差によって干渉が起こ
すことができるようにゲート幅を周期的に異なるように
形成されたことを特徴とする。
【００１５】他の特徴によると、電子の干渉性を利用し
た量子干渉素子は半絶縁のＧａＡｓ基板と、前記基板上
に高純度をもって順次に形成されたＧａＡｓおよびＡｌ
ＧａＡｓ層と、前記ＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層との間
に形成されチャンネルとして機能する二次元の電子ガス
層と、前記基板上に形成され、そして前記ＧａＡｓ層と
ＡｌＧａＡｓ層から構成された積層部分の両端に形成さ
れたソース／ドレイン領域と、前記ＡｌＧａＡｓ層上に
形成され、そして長さ方向に周期的な幅の構造をもつゲ
ートとを具備したことを特徴とする。
た量子干渉素子は半絶縁のＧａＡｓ基板と、前記基板上
に高純度をもって順次に形成されたＧａＡｓおよびＡｌ
ＧａＡｓ層と、前記ＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層との間
に形成されチャンネルとして機能する二次元の電子ガス
層と、前記基板上に形成され、そして前記ＧａＡｓ層と
ＡｌＧａＡｓ層から構成された積層部分の両端に形成さ
れたソース／ドレイン領域と、前記ＡｌＧａＡｓ層上に
形成され、そして長さ方向に周期的な幅の構造をもつゲ
ートとを具備したことを特徴とする。
【００１６】また、この量子干渉素子において、前記周
期的な幅の構造は前記ゲートの長さ方向に延長されてい
る複数の単位部分を具備し、各単位部分は幅Ｗ１をもつ
第１部分と、そして幅Ｗ２をもつ第２部分となってお
り、前記幅Ｗ１は前記幅Ｗ２より広いことを特徴とす
る。
期的な幅の構造は前記ゲートの長さ方向に延長されてい
る複数の単位部分を具備し、各単位部分は幅Ｗ１をもつ
第１部分と、そして幅Ｗ２をもつ第２部分となってお
り、前記幅Ｗ１は前記幅Ｗ２より広いことを特徴とす
る。
【００１７】
【作用】本発明は、周期的なゲート幅の変化をもつ量子
干渉のトランジスターに関するものである。電子の流動
性は電子の波長によって表示され、この波長は電子の密
度、即ちゲート電圧と密接な関係がある。
干渉のトランジスターに関するものである。電子の流動
性は電子の波長によって表示され、この波長は電子の密
度、即ちゲート電圧と密接な関係がある。
【００１８】本発明においては、トランジスターの構造
からゲートを周期的な変化幅をもつように製作して、二
つの電子通路間に電子の位相差を作ってやる。このよう
な位相の差異によりソースとドレインとの間の電子は波
動と同じ干渉現象を起こす。
からゲートを周期的な変化幅をもつように製作して、二
つの電子通路間に電子の位相差を作ってやる。このよう
な位相の差異によりソースとドレインとの間の電子は波
動と同じ干渉現象を起こす。
【００１９】このような干渉現象は、ソースとドレイン
との間の電流の大・小に示しており、この電流の変化は
ゲートの電圧によって調節することができる。
との間の電流の大・小に示しており、この電流の変化は
ゲートの電圧によって調節することができる。
【００２０】ゲート電圧による電子の量子干渉の現象に
よってドレイン電流の大きさは、古典的に考えられる電
流の大きさより大きいとか、または小さくなる干渉現象
が示されるようになり、既存の動作領域からトランスコ
ンダクタンスは増加され、各種のゲート電圧によりドレ
イン電流の極大／極小化を含めて任意に制御することが
可能となる。
よってドレイン電流の大きさは、古典的に考えられる電
流の大きさより大きいとか、または小さくなる干渉現象
が示されるようになり、既存の動作領域からトランスコ
ンダクタンスは増加され、各種のゲート電圧によりドレ
イン電流の極大／極小化を含めて任意に制御することが
可能となる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の望ましい実施例に対して添付
の図面に基づいてより詳細に説明する。
の図面に基づいてより詳細に説明する。
【００２２】図１は本実施例による量子干渉トランジス
ターの構造を図示しているもので、半絶縁性のＧａＡｓ
基板１０上に高純度に成長されたＧａＡｓ層１２とＡｌ
ＧａＡｓ層１６とが順次的に形成されており、前記Ａｌ
ＧａＡｓ層１６／ＧａＡｓ層１２の界面に形成される薄
形の二次元の電子ガス層１４を電子通路であるチャンネ
ルとして利用する。また、前記半絶縁性のＧａＡｓ基板
１０上にソース／ドレイン領域３０が形成されており、
このソース／ドレイン領域３０は前記積層されたＧａＡ
ｓ層１２とＡｌＧａＡｓ層１６との両端に形成されてお
り、そして電気的に相互に絶縁されるように離れてい
る。
ターの構造を図示しているもので、半絶縁性のＧａＡｓ
基板１０上に高純度に成長されたＧａＡｓ層１２とＡｌ
ＧａＡｓ層１６とが順次的に形成されており、前記Ａｌ
ＧａＡｓ層１６／ＧａＡｓ層１２の界面に形成される薄
形の二次元の電子ガス層１４を電子通路であるチャンネ
ルとして利用する。また、前記半絶縁性のＧａＡｓ基板
１０上にソース／ドレイン領域３０が形成されており、
このソース／ドレイン領域３０は前記積層されたＧａＡ
ｓ層１２とＡｌＧａＡｓ層１６との両端に形成されてお
り、そして電気的に相互に絶縁されるように離れてい
る。
【００２３】前記ＡｌＧａＡｓ層１６上にゲートの長さ
方向に周期的な幅をもつゲート２０が形成されている。
電子が密集された前記二次元の電子ガス層１４内の電子
の位相を調節するためのゲート２０はソース／ドレイン
３０間の前記ＡｌＧａＡｓ層１６上に形成される。
方向に周期的な幅をもつゲート２０が形成されている。
電子が密集された前記二次元の電子ガス層１４内の電子
の位相を調節するためのゲート２０はソース／ドレイン
３０間の前記ＡｌＧａＡｓ層１６上に形成される。
【００２４】このとき、前記ソース／ドレイン３０間の
距離は電子の仮干渉性の長さより小いものであり、電子
の全体の流れの強さ、即ち電流の強さは電子ガス層１４
内の電子の位相を制御するゲート２０の電位によって決
定される。
距離は電子の仮干渉性の長さより小いものであり、電子
の全体の流れの強さ、即ち電流の強さは電子ガス層１４
内の電子の位相を制御するゲート２０の電位によって決
定される。
【００２５】そして、電子が感じるこのゲート電位はゲ
ート２０の周期的な幅の構造により異なる。
ート２０の周期的な幅の構造により異なる。
【００２６】本実施例では、前記二次元の電子ガス層１
４内の電子が相異なる電位を感じることができるよう
に、換言すると、電子が相互の位相差によって干渉が起
こすことができるようにゲート２０の幅を周期的に異な
るように形成される。
４内の電子が相異なる電位を感じることができるよう
に、換言すると、電子が相互の位相差によって干渉が起
こすことができるようにゲート２０の幅を周期的に異な
るように形成される。
【００２７】図２は本実施例によるゲート構造を拡大図
示した図面であって、一つの周期のみをもつゲート電位
からソース／ドレイン３０間の電位を見せている。
示した図面であって、一つの周期のみをもつゲート電位
からソース／ドレイン３０間の電位を見せている。
【００２８】前記ゲート２０の周期的な幅の構造は長さ
方向に延長されている複数の単位部分からなっており、
各単位部分は図２に図示のように幅Ｗ１をもつ第１部分
と幅Ｗ２をもつ第２部分とで構成されている。
方向に延長されている複数の単位部分からなっており、
各単位部分は図２に図示のように幅Ｗ１をもつ第１部分
と幅Ｗ２をもつ第２部分とで構成されている。
【００２９】このような構造においては、前記幅Ｗ１は
幅Ｗ２より広い、そして図２に図示のように、電子は二
つの通路ｅ１，ｅ２をへて流れるが、第１通路ｅ１は前
記第１部分を通じて形成され、そして第２通路ｅ２は前
記第２部分を通じて形成される。
幅Ｗ２より広い、そして図２に図示のように、電子は二
つの通路ｅ１，ｅ２をへて流れるが、第１通路ｅ１は前
記第１部分を通じて形成され、そして第２通路ｅ２は前
記第２部分を通じて形成される。
【００３０】このとき、電子の波長はフェルミエネルギ
ーをもつ電子の波長によって決定され、この波長（λ）
は次の式によって電子密度と深い関係がある。
ーをもつ電子の波長によって決定され、この波長（λ）
は次の式によって電子密度と深い関係がある。
【００３１】 λ＝（２π／ｎ）1/2 ・・・・数１ ここで、ｎは電子の密度を示しており、この電子密度は
ゲート電圧により決定される。
ゲート電圧により決定される。
【００３２】任意のゲート電圧からソースとドレインと
の間の二つの経路により電子の位相が異なるようにな
る。
の間の二つの経路により電子の位相が異なるようにな
る。
【００３３】この二つの異なる経路から電子の波動的な
位相差は次の式に示すことができる。
位相差は次の式に示すことができる。
【００３４】 Δφ＝（２π／λ２−２π／λ１）Ｌ ・・・・数２ ここで、λ１とλ２はゲートのある部分とない部分との
電子の波長を各々示しており、Ｌはゲート幅の差異を示
すもので、Ｌ＝Ｗ１−Ｗ２により定義される。また、λ
１はゲートの電圧により決定され、λ２はＡｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓの製作条件により決定される。
電子の波長を各々示しており、Ｌはゲート幅の差異を示
すもので、Ｌ＝Ｗ１−Ｗ２により定義される。また、λ
１はゲートの電圧により決定され、λ２はＡｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓの製作条件により決定される。
【００３５】このとき、図２のような相異なる幅をもつ
ゲート構造が周期的に連結されている本実施例において
は、すぐ側に隣接していないゲートの底を通過した電子
が合わせられるときの経路は電子の仮干渉性の長さより
大きいので、これらの電子による干渉現象は無視する程
に小さい。
ゲート構造が周期的に連結されている本実施例において
は、すぐ側に隣接していないゲートの底を通過した電子
が合わせられるときの経路は電子の仮干渉性の長さより
大きいので、これらの電子による干渉現象は無視する程
に小さい。
【００３６】なお、本実施例において、仮干渉性の長さ
とは、２つの合い異なる経路を通りその後合わせられた
電子が、干渉を起こすことができ程度に進行している長
さを示す。したがって、位相差は数２で近似されること
ができる。
とは、２つの合い異なる経路を通りその後合わせられた
電子が、干渉を起こすことができ程度に進行している長
さを示す。したがって、位相差は数２で近似されること
ができる。
【００３７】本実施例のトランジスターは、ｅ１通路を
へる電子の位相よりｅ２をへる電子の位相がもっと多く
変化されることができるので、ゲート幅の差異であるＬ
を適切に調節して電子の量子干渉の現象を容易に制御す
ることができる。
へる電子の位相よりｅ２をへる電子の位相がもっと多く
変化されることができるので、ゲート幅の差異であるＬ
を適切に調節して電子の量子干渉の現象を容易に制御す
ることができる。
【００３８】その位相差が定数倍であるとき、即ち前記
数２からΔφがｎπであるとき、電子の位相は相互に補
強干渉を起こさせるので、ソースとドレインとの間の電
流は極大化される。反面、前記数２からΔφが（ｎ＋１
／２）πであるとき、電子の位相は相互に相衰干渉を起
こして電流は極小化されることができる。このとき、ｎ
は定数である。
数２からΔφがｎπであるとき、電子の位相は相互に補
強干渉を起こさせるので、ソースとドレインとの間の電
流は極大化される。反面、前記数２からΔφが（ｎ＋１
／２）πであるとき、電子の位相は相互に相衰干渉を起
こして電流は極小化されることができる。このとき、ｎ
は定数である。
【００３９】図３は本発明のゲート電位によるソースと
ドレインとの間の電流の大きさを従来トランジスターと
比較して図示した図表であって、Ａ曲線は従来のトラン
ジスターの特性曲線を、Ｂは本発明の量子干渉の効果を
利用した量子素子の特性曲線を各々示す。
ドレインとの間の電流の大きさを従来トランジスターと
比較して図示した図表であって、Ａ曲線は従来のトラン
ジスターの特性曲線を、Ｂは本発明の量子干渉の効果を
利用した量子素子の特性曲線を各々示す。
【００４０】図３に図示のように、本発明の量子干渉ト
ランジスターは、従来のトランジスターより高いトラン
スコンダクタンスをもっている。
ランジスターは、従来のトランジスターより高いトラン
スコンダクタンスをもっている。
【００４１】
【発明の効果】本発明によると、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡ
ｓの界面に形成される薄形の二次元の電子ガス層を電子
通路として利用しており、この電子通路をへる電子の位
相を周期的に変化させる幅をもつゲートに干渉現象を起
こすことによって、ドレイン電流の極大／極小化を含め
た制御を可能とすると共に、トランスコンダクタンスを
増加させることができるという効果を発揮することが可
能となる。
ｓの界面に形成される薄形の二次元の電子ガス層を電子
通路として利用しており、この電子通路をへる電子の位
相を周期的に変化させる幅をもつゲートに干渉現象を起
こすことによって、ドレイン電流の極大／極小化を含め
た制御を可能とすると共に、トランスコンダクタンスを
増加させることができるという効果を発揮することが可
能となる。
【００４２】
【図１】本発明による周期的なゲート変化幅をもつ量子
干渉トランジスターの構造を図示した斜視図。
干渉トランジスターの構造を図示した斜視図。
【図２】図１のゲート構造を一つの周期のみで拡大図示
した斜視図。
した斜視図。
【図３】本発明による量子干渉トランジスターにおける
ゲート電位とソース−ドレイン間の電流の大きさとの関
係を、従来のトランジスターのそれと比較して図示した
グラフ。
ゲート電位とソース−ドレイン間の電流の大きさとの関
係を、従来のトランジスターのそれと比較して図示した
グラフ。
【図４】従来の量子干渉トランジスターの構造を示した
斜視図。
斜視図。
１０ ＧａＡｓ基板 １２ ＧａＡｓ層 １４ 二次元の電子ガス層 １６ ＡｌＧａＡｓ層 ２０ ゲート ３０ ソース／ドレイン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/338 29/812
Claims (2)
- 【請求項１】 電子の干渉性を利用した量子干渉素子に
おいて、 半絶縁のＧａＡｓ基板と、 前記基板上に順次に形成されたＧａＡｓおよびＡｌＧａ
Ａｓ層と、 前記ＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層との間に形成されチャ
ンネルとして機能する二次元電子ガス層と、 前記基板上に形成され、そして前記ＧａＡｓ層とＡｌＧ
ａＡｓ層とから構成された積層された部分の両端に形成
されたソース／ドレイン領域と、 前記ＡｌＧａＡｓ層上に形成され、そして長さ方向に周
期的な幅構造をもつゲートとを具備したことを特徴とす
る量子干渉素子。 - 【請求項２】 請求項１において、前記周期的な幅構造
は前記ゲートの長さ方向に延長されている複数の単位部
分を具備しており、各単位部分は幅Ｗ１をもつ第１部分
とそして幅Ｗ２をもつ第２部分とからなっており、前記
の幅Ｗ１は前記の幅Ｗ２より広いことを特徴とする量子
干渉素子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019940023653A KR0137601B1 (ko) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 전자의 간섭성을 이용한 양자간섭 트랜지스터 |
| KR94-23653 | 1994-09-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0897437A true JPH0897437A (ja) | 1996-04-12 |
| JP2582537B2 JP2582537B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=19393074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6297447A Expired - Lifetime JP2582537B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-11-30 | 電子の干渉性を利用した量子干渉トランジスター |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5519232A (ja) |
| JP (1) | JP2582537B2 (ja) |
| KR (1) | KR0137601B1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5793055A (en) * | 1995-11-30 | 1998-08-11 | Forschungszentrum Julich Gmbh | Hybrid electronic devices, particularly Josephson transistors |
| GB0618268D0 (en) * | 2006-09-18 | 2006-10-25 | Tavkhelidze Avto | High efficiency solar cell with selective light absorbing surface |
| EP2040299A1 (en) * | 2007-09-12 | 2009-03-25 | Forschungsverbund Berlin e.V. | Electrical devices having improved transfer characteristics and method for tailoring the transfer characteristics of such an electrical device |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5891682A (ja) * | 1981-11-27 | 1983-05-31 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JP2609587B2 (ja) * | 1986-04-21 | 1997-05-14 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置 |
| FR2600821B1 (fr) * | 1986-06-30 | 1988-12-30 | Thomson Csf | Dispositif semi-conducteur a heterojonction et double canal, son application a un transistor a effet de champ, et son application a un dispositif de transductance negative |
| DE69018842T2 (de) * | 1989-01-24 | 1995-12-07 | Philips Electronics Nv | Integrierte Halbleitervorrichtung, die einen Feldeffekt-Transistor mit isoliertem, auf einem erhöhtem Pegel vorgespanntem Gate enthält. |
-
1994
- 1994-09-16 KR KR1019940023653A patent/KR0137601B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1994-11-30 JP JP6297447A patent/JP2582537B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1994-11-30 US US08/352,046 patent/US5519232A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2582537B2 (ja) | 1997-02-19 |
| KR0137601B1 (ko) | 1998-04-28 |
| US5519232A (en) | 1996-05-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19961001 |