JPS6028268A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPS6028268A JPS6028268A JP58136171A JP13617183A JPS6028268A JP S6028268 A JPS6028268 A JP S6028268A JP 58136171 A JP58136171 A JP 58136171A JP 13617183 A JP13617183 A JP 13617183A JP S6028268 A JPS6028268 A JP S6028268A
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- H10D1/40—Resistors
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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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- H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
- H10D62/81—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials of structures exhibiting quantum-confinement effects, e.g. single quantum wells; of structures having periodic or quasi-periodic potential variation
- H10D62/815—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials of structures exhibiting quantum-confinement effects, e.g. single quantum wells; of structures having periodic or quasi-periodic potential variation of structures having periodic or quasi-periodic potential variation, e.g. superlattices or multiple quantum wells [MQW]
- H10D62/8161—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials of structures exhibiting quantum-confinement effects, e.g. single quantum wells; of structures having periodic or quasi-periodic potential variation of structures having periodic or quasi-periodic potential variation, e.g. superlattices or multiple quantum wells [MQW] potential variation due to variations in composition or crystallinity, e.g. heterojunction superlattices
- H10D62/8162—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials of structures exhibiting quantum-confinement effects, e.g. single quantum wells; of structures having periodic or quasi-periodic potential variation of structures having periodic or quasi-periodic potential variation, e.g. superlattices or multiple quantum wells [MQW] potential variation due to variations in composition or crystallinity, e.g. heterojunction superlattices having quantum effects only in the vertical direction, i.e. layered structures having quantum effects solely resulting from vertical potential variation
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- Y10S977/761—Superlattice with well or barrier thickness adapted for increasing the reflection, transmission, or filtering of carriers having energies above the bulk-form conduction or valence band energy level of the well or barrier, i.e. well or barrier with n-integer-λ-carrier-/4 thickness
Landscapes
- Thyristors (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- 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〕
この発明は、印加電界に応答して微分負性抵抗を示す半
導体装置に関するものである。
導体装置に関するものである。
微分負性抵抗（以下単に負抵抗とい５）を示す半導体装
置は、スイッチング回路９尭振回路、増幅回路、検波回
路、眉波数混合回路等の種々の電気的回路忙利用される
ため、使用目的の回路に応じて、負抵抗を示す半導体装
置を容易建設計できることが嘱望されている。
置は、スイッチング回路９尭振回路、増幅回路、検波回
路、眉波数混合回路等の種々の電気的回路忙利用される
ため、使用目的の回路に応じて、負抵抗を示す半導体装
置を容易建設計できることが嘱望されている。
従来、負抵抗を示す素子としては、種々のものが考えら
れてきている。最近では、ガン効果素子。
れてきている。最近では、ガン効果素子。
トンネルダイオード、完全に周期的な超格子構造の素子
などがある。
などがある。
ガン効果素子は、ＧａＡｓやＩｎＰ等の直接遷移型の化
合物半導体で作られるが、ガン効果それ自身が物質のエ
ネルギ帯構造で定まっており、人為的にこれを変えるこ
とが困難であり、負抵抗を示す電界強度、電流密度、素
子の大きさ、電子濃度など種々の点で制限され、各種使
用回路に応じて任意の設計を行うことは非常に困難であ
る。
合物半導体で作られるが、ガン効果それ自身が物質のエ
ネルギ帯構造で定まっており、人為的にこれを変えるこ
とが困難であり、負抵抗を示す電界強度、電流密度、素
子の大きさ、電子濃度など種々の点で制限され、各種使
用回路に応じて任意の設計を行うことは非常に困難であ
る。
また、トンネルダイオードは高濃度不純物添加を行った
ｐ−ｎ接合を用いて、この接合間における電子のトンネ
ル現象を利用するため、使用する半導体のエネルギ帯構
造によって負抵抗の特性が定まってしまい、設計の自由
度が非常に少なく、使用する電気的回路に応じて設計す
ることは、はなはだ困難である。
ｐ−ｎ接合を用いて、この接合間における電子のトンネ
ル現象を利用するため、使用する半導体のエネルギ帯構
造によって負抵抗の特性が定まってしまい、設計の自由
度が非常に少なく、使用する電気的回路に応じて設計す
ることは、はなはだ困難である。
さらに、完全に周期的な超格子構造を持つ素子の４合に
ついて、図面によって説明する。
ついて、図面によって説明する。
第１図に、完全に周期的な超格子構造（以下超格子と呼
ぶ）によって作られる電子に対するバンド・ヱツジφエ
ネルギから作られるポテンシャル１の概念図及びそのポ
テンシャル１によってでき上がるエネルギ小帯の許容帯
（以下ミニバンドと呼ぶ）２．エネルギ小帯の禁制帯（
以下ミニギャップと呼ぶ）３．を示し、横軸は距離Ｘ、
縦軸は電子に対するエネルギＥを示す。第１図のポテン
シャル１に対してでき上がるミニバンド２やミニギャッ
プ３は、模式図であり、正確なものではない。ポテンシ
ャル１の周期をｄ、ポテンシャル１の高さをＶ。で示し
た。第１図において、ミニギャップ３は下から第１．第
２．第３の３つまで、ミニバンド２も下から第１．第２
．第３の３つまでを示してあり、それ以上忙ついては書
いてない。
ぶ）によって作られる電子に対するバンド・ヱツジφエ
ネルギから作られるポテンシャル１の概念図及びそのポ
テンシャル１によってでき上がるエネルギ小帯の許容帯
（以下ミニバンドと呼ぶ）２．エネルギ小帯の禁制帯（
以下ミニギャップと呼ぶ）３．を示し、横軸は距離Ｘ、
縦軸は電子に対するエネルギＥを示す。第１図のポテン
シャル１に対してでき上がるミニバンド２やミニギャッ
プ３は、模式図であり、正確なものではない。ポテンシ
ャル１の周期をｄ、ポテンシャル１の高さをＶ。で示し
た。第１図において、ミニギャップ３は下から第１．第
２．第３の３つまで、ミニバンド２も下から第１．第２
．第３の３つまでを示してあり、それ以上忙ついては書
いてない。
超格子に電界が印加されると、第１図のポテンシャル１
及びミニギャップ３．ミニバンド２は、第２図に示すよ
うＫなる。
及びミニギャップ３．ミニバンド２は、第２図に示すよ
うＫなる。
第２図において、Ｘ方向に１ポテンシヤル１及びミニバ
ンド２、ミニギャップ３は電界によって傾き、第１ミニ
バンド２の底、即ち２１点にあった電子ｅは、第１ミニ
バンド２０Ｐ、−Ｐ２間を往復運動する。この往復運動
が超格子における負抵抗を生じる原因となるためには、
超格子内における全ての電子が同時に、完全に同方向に
、位相を合わせて動きながら往復運動をくう返えさなけ
ればならない。そのためには、格子振動や不純物による
散乱を極力減少させなげればならない。また、第２ミニ
ギヤツプ３をトンネルして第２図の２３点に出るような
電子の数も減少するようなミニギャップ３ができるよう
にポテンシャル１を設計する必要がある。このように超
格子において負抵抗を得るよう忙するためには、散乱対
策とトンネル防止が必要であり、そのため著しく設計し
難いものとなる。
ンド２、ミニギャップ３は電界によって傾き、第１ミニ
バンド２の底、即ち２１点にあった電子ｅは、第１ミニ
バンド２０Ｐ、−Ｐ２間を往復運動する。この往復運動
が超格子における負抵抗を生じる原因となるためには、
超格子内における全ての電子が同時に、完全に同方向に
、位相を合わせて動きながら往復運動をくう返えさなけ
ればならない。そのためには、格子振動や不純物による
散乱を極力減少させなげればならない。また、第２ミニ
ギヤツプ３をトンネルして第２図の２３点に出るような
電子の数も減少するようなミニギャップ３ができるよう
にポテンシャル１を設計する必要がある。このように超
格子において負抵抗を得るよう忙するためには、散乱対
策とトンネル防止が必要であり、そのため著しく設計し
難いものとなる。
この発明は、上述の点にかんがみなされたもので、使用
する電気回路に応じて、はぼ任意に設計することができ
、製作上の制約も少なく、各種の散乱に不敏感であり、
負抵抗の特性もよく、スイチング回路、増幅回路２発振
回路、検波回路２周波数混合回路等で用いることができ
る、負抵抗を示す新しい半導体装置を提供するものであ
り、さらに、超格子構造に変調を加えることにより、エ
ネルギ小帯が、超格子構造を作る方向においてエネルギ
的に傾いた変調超格子構造を有する半導体装置を提供す
ることを目的とする。
する電気回路に応じて、はぼ任意に設計することができ
、製作上の制約も少なく、各種の散乱に不敏感であり、
負抵抗の特性もよく、スイチング回路、増幅回路２発振
回路、検波回路２周波数混合回路等で用いることができ
る、負抵抗を示す新しい半導体装置を提供するものであ
り、さらに、超格子構造に変調を加えることにより、エ
ネルギ小帯が、超格子構造を作る方向においてエネルギ
的に傾いた変調超格子構造を有する半導体装置を提供す
ることを目的とする。
まず、第１図に示されるようなポテンシャル１がどのよ
うな手段によって作られるかを第３図（ａ）〜（Ｃ）に
各種の半導体のへテロ接合によって作られるバンド・エ
ツジ・エネルギの段差の図、及び第３図（ｄｌ〜（ｅｌ
に不純物添加によって作られるバンド・エツジ・エネル
ギの段差の図で示す。図中、Ｃは伝導帯の下端、■、は
価電子帯の上端、Ｅｆはフェルミエネルギを表わす。第
３ ＠（ａｌに属するものとしては、Ａ及びＢの半導体
として、ＡｔｘＧ８１−１Ａ８−ＧａＡ８１ ＡＩＡＳ
−ＧａＡ８１８ｌ−Ｇｅｔ Ａｌ５ｂ−Ｇ ａ Ｓ ｂ
＊ Ａ Ｉ ｚ Ｇ ａ Ｉ−Ｘ Ｓ ｂ Ｇ ａ
８ ｂ ｒ Ａ Ｉ Ａ Ｓ Ｇ ｅ ｙＡＩｘＧａ＋
−ｘＡｌｌ Ｇｅｔ ＡｌｘＧａ、−ｘｌＬＳ−Ａｔ、
ｏａ、−ｙＡ８（ｘ＞ｙ）＋ ＧａＡｓ−ＩｎＡｓ１
Ｉｎｚｏａｌ−ｙＡｓ−ＩｎＡｓ ＩＩｎｚＧａｌ−Ｘ
Ａｓ ＩｎｙＧａｌ−ｙＡＳ （Ｘ＞ｙ）＋ＩｎＰ Ｉ
ｎＡｓ。
うな手段によって作られるかを第３図（ａ）〜（Ｃ）に
各種の半導体のへテロ接合によって作られるバンド・エ
ツジ・エネルギの段差の図、及び第３図（ｄｌ〜（ｅｌ
に不純物添加によって作られるバンド・エツジ・エネル
ギの段差の図で示す。図中、Ｃは伝導帯の下端、■、は
価電子帯の上端、Ｅｆはフェルミエネルギを表わす。第
３ ＠（ａｌに属するものとしては、Ａ及びＢの半導体
として、ＡｔｘＧ８１−１Ａ８−ＧａＡ８１ ＡＩＡＳ
−ＧａＡ８１８ｌ−Ｇｅｔ Ａｌ５ｂ−Ｇ ａ Ｓ ｂ
＊ Ａ Ｉ ｚ Ｇ ａ Ｉ−Ｘ Ｓ ｂ Ｇ ａ
８ ｂ ｒ Ａ Ｉ Ａ Ｓ Ｇ ｅ ｙＡＩｘＧａ＋
−ｘＡｌｌ Ｇｅｔ ＡｌｘＧａ、−ｘｌＬＳ−Ａｔ、
ｏａ、−ｙＡ８（ｘ＞ｙ）＋ ＧａＡｓ−ＩｎＡｓ１
Ｉｎｚｏａｌ−ｙＡｓ−ＩｎＡｓ ＩＩｎｚＧａｌ−Ｘ
Ａｓ ＩｎｙＧａｌ−ｙＡＳ （Ｘ＞ｙ）＋ＩｎＰ Ｉ
ｎＡｓ。
ＩｎｘＡ１１−ｘ ＩｎＰｙＡｓＩ−ｙ（Ｘ＞ｙ）、Ｃ
ｄＴｅ ＩｎＳｂ。
ｄＴｅ ＩｎＳｂ。
ｃｄｘＨｇ＋ −Ｘ Ｔｅ −Ｉ ｎ Ｓｂ ＊ Ａｌ
ｘ Ｉ ｎｌ−Ｘ Ｓ ｂ −Ａｌｙ Ｉ ｎ １−ｙ
ｓｂ（ｘ＞ Ｙ ） ｒ Ｉ ｎｘｃｋａｓ −ｘ
Ａｓ、 Ｐｌ −ｙ−Ｉ ｎｚ Ｇａ１−ｘ ＡＳｕＰ
１− ｕ（ｘ＜ｚ、 ｙ＜ｕ ）等の種々の半導体の
組み合せで作ることができる。第３図（ｂｌに属するも
のとしては、Ａ−Ｂとして、Ｇａｒｂ−ＩｎＳｂ、Ｉｎ
ｘＧａＩ−ｘＳｂ−ＩｎＳｂ。
ｘ Ｉ ｎｌ−Ｘ Ｓ ｂ −Ａｌｙ Ｉ ｎ １−ｙ
ｓｂ（ｘ＞ Ｙ ） ｒ Ｉ ｎｘｃｋａｓ −ｘ
Ａｓ、 Ｐｌ −ｙ−Ｉ ｎｚ Ｇａ１−ｘ ＡＳｕＰ
１− ｕ（ｘ＜ｚ、 ｙ＜ｕ ）等の種々の半導体の
組み合せで作ることができる。第３図（ｂｌに属するも
のとしては、Ａ−Ｂとして、Ｇａｒｂ−ＩｎＳｂ、Ｉｎ
ｘＧａＩ−ｘＳｂ−ＩｎＳｂ。
ＩｎｘＧａ１−ｘ５ｂ−ＩｎｙＧａｌ−，５ｂ（ｘ＜ｙ
）＋ Ｓｉ −ＩｎＡＳ 。
）＋ Ｓｉ −ＩｎＡＳ 。
Ｓｔ ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ、Ｇａｒｂ −ＩｎＡｓ、
Ａｌ５ｂ−ＩｎＰ 、Ａｌ５ｂ−ＣｄＴｅ、 ＡＩＡ
Ｓ−Ｃｄ”Ｔ：ｅ等、第３図（Ｃ）に属するものとして
は、Ｇｅ ＧａＡｓ＊ ＩｎＡｓ ａｌｓｂ、 Ｉｎｘ
Ａ１１−ｘＡｓ−ＡＩＳｂ、 Ｉｎ５ｂ−ＩｎＡＳ１
Ｇａ５ｂ−ＩｎＡｓｌ ＧａＡｓ−ＩｎＰ。
Ａｌ５ｂ−ＩｎＰ 、Ａｌ５ｂ−ＣｄＴｅ、 ＡＩＡ
Ｓ−Ｃｄ”Ｔ：ｅ等、第３図（Ｃ）に属するものとして
は、Ｇｅ ＧａＡｓ＊ ＩｎＡｓ ａｌｓｂ、 Ｉｎｘ
Ａ１１−ｘＡｓ−ＡＩＳｂ、 Ｉｎ５ｂ−ＩｎＡＳ１
Ｇａ５ｂ−ＩｎＡｓｌ ＧａＡｓ−ＩｎＰ。
Ｓｉ ＧａＰ＊ Ｓｔ Ｚｎ５ｅ＋ Ｓｔ −ＣｄＴｅ
等の半導体の組み合せによって作ることができる。第
３図（ｄ）、 （ｅ）は同種の半導体の組み合せである
が、詔３図（ｄ）のＡ−Ｂはｎｎ型の組み合せであり、
纂３図（ｅＪのＡ−Ｂはｐ−ｎ型の接合である。Ａ、Ｂ
はそれぞれ単結晶半導体でもアモルファス半導体でもよ
い〇第３図（ａＪ〜（ＣＪにおいてもそれぞれの牛導体
忙おいてｎ型、ｐ型を作ることができるため、さらに多
くの方法でバンド・エツジ・エネルギの段差を作ること
ができ、適当に選んだ半導体の組み合せにおいて超格子
を作った場合、バンド・エツジ・エネルギの段差が作る
ポテンシャル１を第１図に示すもののようにすることが
できる。伝導体でのバンド・エツジ・エネルギの段差は
電子に対するポテンシャルＩ Ｋ するが、価電子帯で
のバンド・エツジ・エネルギの段差は正孔忙対するポテ
ンシャル１となり得る。従って、電子に対するポテンシ
ャル１の議論によって、正孔に対しても電子な正孔、ｎ
型をｐ型、Ｅを−Ｅと読みかえることによって、正孔に
対するポテンシャル１の議論とすることができるため、
話を簡便にするために、電子に対するポテンシャル１の
形のみを以後取り扱う。
等の半導体の組み合せによって作ることができる。第
３図（ｄ）、 （ｅ）は同種の半導体の組み合せである
が、詔３図（ｄ）のＡ−Ｂはｎｎ型の組み合せであり、
纂３図（ｅＪのＡ−Ｂはｐ−ｎ型の接合である。Ａ、Ｂ
はそれぞれ単結晶半導体でもアモルファス半導体でもよ
い〇第３図（ａＪ〜（ＣＪにおいてもそれぞれの牛導体
忙おいてｎ型、ｐ型を作ることができるため、さらに多
くの方法でバンド・エツジ・エネルギの段差を作ること
ができ、適当に選んだ半導体の組み合せにおいて超格子
を作った場合、バンド・エツジ・エネルギの段差が作る
ポテンシャル１を第１図に示すもののようにすることが
できる。伝導体でのバンド・エツジ・エネルギの段差は
電子に対するポテンシャルＩ Ｋ するが、価電子帯で
のバンド・エツジ・エネルギの段差は正孔忙対するポテ
ンシャル１となり得る。従って、電子に対するポテンシ
ャル１の議論によって、正孔に対しても電子な正孔、ｎ
型をｐ型、Ｅを−Ｅと読みかえることによって、正孔に
対するポテンシャル１の議論とすることができるため、
話を簡便にするために、電子に対するポテンシャル１の
形のみを以後取り扱う。
第４図はこの発明の一実施例を示す概略構成図で、４，
１０はリード線、５，９は電極、６，８はｎ型の均質な
半導体、７は変調超格子構造を有する半導体であり、上
記第４図の拡大図を第５図（ａ）ｔｉｃ詳しく示す。第
゛５図（ａ）において、半導体１ａと１ｂは第３図（ａ
）〜（ｅ）のバンド・エツジ・エネルギの段差を作るこ
とができる半導体の組み合せにより交互に積層状態にな
っており、零π零薄；≠導体６側から均質なｎ型の半導
体８側に向って徐徐に変化するように超格子に変調を加
えることができる。超格子の周期を変調したことにより
できる変調された周期を’ｉｐ’ｆｉ＋・・・＃ ｄｌ
＋・・・、ｄｎ としたものをｍ５図（ｂ）に示した。
１０はリード線、５，９は電極、６，８はｎ型の均質な
半導体、７は変調超格子構造を有する半導体であり、上
記第４図の拡大図を第５図（ａ）ｔｉｃ詳しく示す。第
゛５図（ａ）において、半導体１ａと１ｂは第３図（ａ
）〜（ｅ）のバンド・エツジ・エネルギの段差を作るこ
とができる半導体の組み合せにより交互に積層状態にな
っており、零π零薄；≠導体６側から均質なｎ型の半導
体８側に向って徐徐に変化するように超格子に変調を加
えることができる。超格子の周期を変調したことにより
できる変調された周期を’ｉｐ’ｆｉ＋・・・＃ ｄｌ
＋・・・、ｄｎ としたものをｍ５図（ｂ）に示した。
１周期内におゆる１ａと１ｂの膜厚比はどの周期でも同
じようにすることができる。均質な半導体６としては、
それが作るポテンシャル６′が７ａの作るポテンシャル
と同じポテンシャルの高さとなるように、第３図（ａ）
〜（ｅ）のバンド・エツジ・エネルギの段差を作るシャ
ルと同じ（する必要は必ずしもなく、必要とる均質なｎ
型半導体６．・８にかけての構造に対応したポテンシャ
ル１１の様子を第５図（ｂ）に示す。
じようにすることができる。均質な半導体６としては、
それが作るポテンシャル６′が７ａの作るポテンシャル
と同じポテンシャルの高さとなるように、第３図（ａ）
〜（ｅ）のバンド・エツジ・エネルギの段差を作るシャ
ルと同じ（する必要は必ずしもなく、必要とる均質なｎ
型半導体６．・８にかけての構造に対応したポテンシャ
ル１１の様子を第５図（ｂ）に示す。
ポテンシャル１１に対する電子のエネルギ状態を現段階
において完全正確には把握することはできえることが可
能である。第５図（ＣＪにおいて、１２及び１３は上述
のように局所的な意味で考えて模式的に作った第１．第
２．第３４ニバンド１２及び第１．第２．第３ミニギヤ
ツプ１３である。さらに高いエネルギ状態でのミニバン
ド１２．ミニギャップ１３は書いてない。
において完全正確には把握することはできえることが可
能である。第５図（ＣＪにおいて、１２及び１３は上述
のように局所的な意味で考えて模式的に作った第１．第
２．第３４ニバンド１２及び第１．第２．第３ミニギヤ
ツプ１３である。さらに高いエネルギ状態でのミニバン
ド１２．ミニギャップ１３は書いてない。
次に上記第４図で変調超格子構造を有する半導体７の他
の例、即ち、超格子を構成する半導５体の組成を変調す
る例を第６図（ａＪで詳しく説明する。
の例、即ち、超格子を構成する半導５体の組成を変調す
る例を第６図（ａＪで詳しく説明する。
簡単のために、５対の変調超格子を記したが、実際は、
負抵抗の設計に応じて対の数を増すことができる。１ａ
及び７ｂの膜厚の比を一定にしたまま１ａのバンド・エ
ツジ・エネルギを基準にして７ｂのバンド・エツジ・エ
ネルギを徐々に高くし、第６図（ｂ）のようなポテンシ
ャル１６にすることができる。第６図（ｂ） において
ｄは周期であり、ｄｌ。
負抵抗の設計に応じて対の数を増すことができる。１ａ
及び７ｂの膜厚の比を一定にしたまま１ａのバンド・エ
ツジ・エネルギを基準にして７ｂのバンド・エツジ・エ
ネルギを徐々に高くし、第６図（ｂ）のようなポテンシ
ャル１６にすることができる。第６図（ｂ） において
ｄは周期であり、ｄｌ。
ｄ、は７ａ及び７ｂの膜厚を表わす。ＴａとしてはＧａ
ＡＳ＊７ｂとしてはＡｌｘＧａ１−ｘＡｓを選びＡｌｚ
Ｇａｌ−１ＡｓのＸを徐々に増しながらエピタキシー成
長を行うことによってポテンシャル１６を作ることがで
きる。７ａ及びγｂが単一の半導体でも１ｂの半導体に
おける不純物濃度な徐々に変化させることでもポテンシ
ャル１６を得ることができる。また、７ａをＧｅ ｐ
７ ｂ Ｋ Ｇｅ１−ｘＳ籍とし、Ｘを均質なｎ型半導
体８側に向って増してもよい。さらに、上記第３図（ａ
）〜（ＩＪに示したバンド・エツジ・エネルギの段差を
作ることかできる半導体の組み合せにより７ａ及び７ｂ
を作ることができる。ポテンシャル１６によって作られ
る局所的な意味でのミニバンド１４及びミニギャップ１
５は、それぞれ第６図（ｂ）のようになり、ミニバンド
１４及びミニギャップ１５は均質なｎ型半導体６から８
に向って傾いている。
ＡＳ＊７ｂとしてはＡｌｘＧａ１−ｘＡｓを選びＡｌｚ
Ｇａｌ−１ＡｓのＸを徐々に増しながらエピタキシー成
長を行うことによってポテンシャル１６を作ることがで
きる。７ａ及びγｂが単一の半導体でも１ｂの半導体に
おける不純物濃度な徐々に変化させることでもポテンシ
ャル１６を得ることができる。また、７ａをＧｅ ｐ
７ ｂ Ｋ Ｇｅ１−ｘＳ籍とし、Ｘを均質なｎ型半導
体８側に向って増してもよい。さらに、上記第３図（ａ
）〜（ＩＪに示したバンド・エツジ・エネルギの段差を
作ることかできる半導体の組み合せにより７ａ及び７ｂ
を作ることができる。ポテンシャル１６によって作られ
る局所的な意味でのミニバンド１４及びミニギャップ１
５は、それぞれ第６図（ｂ）のようになり、ミニバンド
１４及びミニギャップ１５は均質なｎ型半導体６から８
に向って傾いている。
次に、第７図でこの発明の実施例である上記第４図の変
調超格子構造を有する半導体Ｔの他の例を示す。第７図
（ａ）に示すように周期ｄは一定のままＫしておき、７
ａ及び７ｂの膜厚の比を徐々に変えてゆくこと忙より第
７図（ｂＪのポテンシャル１７を得ることができる。ｄ
１〜ｄ９は１ｂの膜厚を表わす。このように膜厚の比を
変えた場合にできる局所的な意味でのミニハンド１８及
びミニギャップ１９は、第７図ｔｂ＋に示すように均質
なｎ型半導体６から８に向って傾くことができる。第７
図（ａ）の７ａ及び７ｂの対の数は、簡単のため９対の
み示しであるが、必ずしも対の数は９対とは限らず必要
とする負抵抗の特性と使用する電気回路に応じて変える
ことができる。
調超格子構造を有する半導体Ｔの他の例を示す。第７図
（ａ）に示すように周期ｄは一定のままＫしておき、７
ａ及び７ｂの膜厚の比を徐々に変えてゆくこと忙より第
７図（ｂＪのポテンシャル１７を得ることができる。ｄ
１〜ｄ９は１ｂの膜厚を表わす。このように膜厚の比を
変えた場合にできる局所的な意味でのミニハンド１８及
びミニギャップ１９は、第７図ｔｂ＋に示すように均質
なｎ型半導体６から８に向って傾くことができる。第７
図（ａ）の７ａ及び７ｂの対の数は、簡単のため９対の
み示しであるが、必ずしも対の数は９対とは限らず必要
とする負抵抗の特性と使用する電気回路に応じて変える
ことができる。
第４図の変調超格子構造を有する半導体７の他の例とし
ては、第５図ｔａ＋に示したように膜厚比を固定したま
ま周期のみを変調した場合、第６図（ａ）Ｋ示したよう
忙、でき上がるポテンシャル１６の振幅が変調されるよ
うに半導体の組み合せを選んだ場合、さらに第７図（ａ
）に示したようにポテンシャル１７の膜厚の比が徐々に
変化するように半導体の対の膜厚比を変調した３つの場
合のどれか２つの場合な組み合わせることにより、また
は３つの場合全てを組み合わせることにより、必要とす
る負抵抗の特性と使用する電気回路に応じて、ミニバン
ド１８及びミニギャップ１９のエネルギ幅。
ては、第５図ｔａ＋に示したように膜厚比を固定したま
ま周期のみを変調した場合、第６図（ａ）Ｋ示したよう
忙、でき上がるポテンシャル１６の振幅が変調されるよ
うに半導体の組み合せを選んだ場合、さらに第７図（ａ
）に示したようにポテンシャル１７の膜厚の比が徐々に
変化するように半導体の対の膜厚比を変調した３つの場
合のどれか２つの場合な組み合わせることにより、また
は３つの場合全てを組み合わせることにより、必要とす
る負抵抗の特性と使用する電気回路に応じて、ミニバン
ド１８及びミニギャップ１９のエネルギ幅。
エネルギ値、傾きの度合等を設計することができる。
また、上記第４図の変調超格子構造を有する半導体Ｔを
構成する第５図〜第７図の各（ａ）図における７ａ及び
７ｂの半導体において、これら７ａ及び７ｂの間は必ず
しも空間的に瞬時に７ａからＴｂＶＣ，または７ｂから
７８に変わる必要はなく、距離Ｘに応じてｓｉｎ ｘ（
又はｃｏｓ ｘ ）で変えてもよく、その他の関数形で
変えてもよい。最も重要なことは、完全周期型の超格子
に変調を入れることであり、もとの超格子によってでき
るポテンシャルの周期関数がいかなる形をしてもよい。
構成する第５図〜第７図の各（ａ）図における７ａ及び
７ｂの半導体において、これら７ａ及び７ｂの間は必ず
しも空間的に瞬時に７ａからＴｂＶＣ，または７ｂから
７８に変わる必要はなく、距離Ｘに応じてｓｉｎ ｘ（
又はｃｏｓ ｘ ）で変えてもよく、その他の関数形で
変えてもよい。最も重要なことは、完全周期型の超格子
に変調を入れることであり、もとの超格子によってでき
るポテンシャルの周期関数がいかなる形をしてもよい。
次に、第８図で、上記第１図に示した完全に周期的な超
格子におけるミニバンド２及びミニギャップ３の計算機
による計算結果を示す。超格子の周期ｄを変えることで
、横軸にはエネルギの形で名はブランク定数を２πで割
ったものである。対応する周期ｄの値を上の横軸に示し
た。ポテンシャルの高い方の厚さをｄ□、低い方の厚さ
をｄ、とするとｄ＝ｄ１＋ｄ、であり、ｄ、＝ｄ、の場
合を第８図に示しである。第８図には第４ミニギャップ
以上のミニバンド２やミニギャップ３は煩雑になるため
書き入れてない。周期ｄを小さくするとミニハンド２及
びミニギャップ３が大きくなっていくことが分る。第８
図において、ｄｌとｄ２か等しくない場合も全く同様の
計算により、ミニバンド２及びミニギャップ３を周期ｄ
Ｋ対して計算するり、超格子構造か作るエネルギ小帯で
あるミニバンド２及びミニギャップ３が、空間的に傾く
ことがわかる。次に変調超格子構造に電界を印加した場
合の作用を、変調超格子構造が第５図（ａ）に示した周
期変調である場合を例にとって説明する。
格子におけるミニバンド２及びミニギャップ３の計算機
による計算結果を示す。超格子の周期ｄを変えることで
、横軸にはエネルギの形で名はブランク定数を２πで割
ったものである。対応する周期ｄの値を上の横軸に示し
た。ポテンシャルの高い方の厚さをｄ□、低い方の厚さ
をｄ、とするとｄ＝ｄ１＋ｄ、であり、ｄ、＝ｄ、の場
合を第８図に示しである。第８図には第４ミニギャップ
以上のミニバンド２やミニギャップ３は煩雑になるため
書き入れてない。周期ｄを小さくするとミニハンド２及
びミニギャップ３が大きくなっていくことが分る。第８
図において、ｄｌとｄ２か等しくない場合も全く同様の
計算により、ミニバンド２及びミニギャップ３を周期ｄ
Ｋ対して計算するり、超格子構造か作るエネルギ小帯で
あるミニバンド２及びミニギャップ３が、空間的に傾く
ことがわかる。次に変調超格子構造に電界を印加した場
合の作用を、変調超格子構造が第５図（ａ）に示した周
期変調である場合を例にとって説明する。
第９図（ａｌで２２はポテンシャルを示す。このポテン
シャル２２を作る手段及び構造は、すでに前述した通り
である。第９図（ａ）において、ポテンシャル６’、８
’は、第４図に示した均質なｎ型半導体６．８により作
られたものである。ｄ１〜ｄｌＧは変調をうけた周期で
ｄｌ） ｄ、 ）・・・） ｄ、ｏどなるように２１が
それぞれポテンシャル６′から８′に向って傾むくこと
ができるようｌｃｄ、〜ｄ１゜を選ぶことができる。こ
のように選んだポテンシャル構造をもつ第４図に示した
半導体装置の電極５及び９間に電圧ｖ１が印加されたと
すると、均質なｎ型半導体６．８の伝導度を高くするこ
とができ、均質なｎ型半導体６及び８で作られるポテン
シャル６′及び８′は、第９図（ｂ）に示すように傾か
ないように均質なｎ型半導体６及び８の電子一度を選ぶ
ことができる。従って印加した電圧Ｖ１をすべて変調超
格子部分に印加することができ、第９図（ｂＪに示すよ
うに変調超格子ポテンシャルが傾くことができる。
シャル２２を作る手段及び構造は、すでに前述した通り
である。第９図（ａ）において、ポテンシャル６’、８
’は、第４図に示した均質なｎ型半導体６．８により作
られたものである。ｄ１〜ｄｌＧは変調をうけた周期で
ｄｌ） ｄ、 ）・・・） ｄ、ｏどなるように２１が
それぞれポテンシャル６′から８′に向って傾むくこと
ができるようｌｃｄ、〜ｄ１゜を選ぶことができる。こ
のように選んだポテンシャル構造をもつ第４図に示した
半導体装置の電極５及び９間に電圧ｖ１が印加されたと
すると、均質なｎ型半導体６．８の伝導度を高くするこ
とができ、均質なｎ型半導体６及び８で作られるポテン
シャル６′及び８′は、第９図（ｂ）に示すように傾か
ないように均質なｎ型半導体６及び８の電子一度を選ぶ
ことができる。従って印加した電圧Ｖ１をすべて変調超
格子部分に印加することができ、第９図（ｂＪに示すよ
うに変調超格子ポテンシャルが傾くことができる。
このとき、ミニバンド２１．ミニギャップ２０も同時に
印加した電圧Ｖ１の分だけ傾くことができ、ポテンシャ
ル６′上の電子ｅは菖２ミニギャップ２０の下端をトン
ネルして電極９、即ちポテンシャル８′の所まで達する
ことができる。従って、このこきは電流が流れることが
できる。しかし、さら忙電圧をあげてｖ２とすると、第
９図（ＣＪに示したよう忙、電子ｅは、第２ミニギヤツ
プ２０を変調超格子全空間にわたって見ることになるよ
うにすることができる。このときはミニギャップ２０内
では電子ｅが存在することができないために、電極５か
ら出ようとする電子ｅは第２ミニギヤツプ２０によって
全て反射され電極５にもどってしまい、電極５，９間に
は電流が流れることができないようにすることができる
。さらに、′電圧を印加し、第９図（ｄＪに示したよう
にＶ３の電圧を電極５Ｔ−９に印加した場合は、電子ｅ
は第２ミニギヤツプ２０の上端をトンネルすることがで
き電極９に達することができる。第９図（ａＪ〜（ｄＪ
に対応した電流及び印加電圧の関係を図示すると第１Ｏ
図のよ５になる。
印加した電圧Ｖ１の分だけ傾くことができ、ポテンシャ
ル６′上の電子ｅは菖２ミニギャップ２０の下端をトン
ネルして電極９、即ちポテンシャル８′の所まで達する
ことができる。従って、このこきは電流が流れることが
できる。しかし、さら忙電圧をあげてｖ２とすると、第
９図（ＣＪに示したよう忙、電子ｅは、第２ミニギヤツ
プ２０を変調超格子全空間にわたって見ることになるよ
うにすることができる。このときはミニギャップ２０内
では電子ｅが存在することができないために、電極５か
ら出ようとする電子ｅは第２ミニギヤツプ２０によって
全て反射され電極５にもどってしまい、電極５，９間に
は電流が流れることができないようにすることができる
。さらに、′電圧を印加し、第９図（ｄＪに示したよう
にＶ３の電圧を電極５Ｔ−９に印加した場合は、電子ｅ
は第２ミニギヤツプ２０の上端をトンネルすることがで
き電極９に達することができる。第９図（ａＪ〜（ｄＪ
に対応した電流及び印加電圧の関係を図示すると第１Ｏ
図のよ５になる。
第１０図おいて、電極５に電圧Ｖ１．Ｖ、を印加すると
、電流１１＋１１がそれぞれ流れるが、電圧ｖ２を印加
しても電流が流れることができない。印加電圧を逆向き
にするならば、電極９から電子ｅが出ることになり、第
１ミニギヤツプ２０によって電子ｅが大きく反射される
ため、電流が流れ難い。従って第４図の半導体装置にお
ける電極５．−９間における電圧−電流特性は第１０図
のｉ線２３及び２４になるようにすることができる。ま
た、電圧範囲Ｖ、−Ｖ、の間で負抵抗となることができ
る。さらｌＣ曲線２３で示される低電圧側と曲線２４で
示される関係から、第４図の半導体装置は、整流特性も
持つことができる０ 。
、電流１１＋１１がそれぞれ流れるが、電圧ｖ２を印加
しても電流が流れることができない。印加電圧を逆向き
にするならば、電極９から電子ｅが出ることになり、第
１ミニギヤツプ２０によって電子ｅが大きく反射される
ため、電流が流れ難い。従って第４図の半導体装置にお
ける電極５．−９間における電圧−電流特性は第１０図
のｉ線２３及び２４になるようにすることができる。ま
た、電圧範囲Ｖ、−Ｖ、の間で負抵抗となることができ
る。さらｌＣ曲線２３で示される低電圧側と曲線２４で
示される関係から、第４図の半導体装置は、整流特性も
持つことができる０ 。
第１０図を実証するために、第９図のポテンシャル２２
１Ｃおいて、電子ｅに対するシュレーデインガ一方程式
を計算機によって解くことによりシミュレーションを行
った結果を第１１図で説明する。第１１図において、横
軸は、変調超格子内の電界を示しており、電圧に対応さ
せるためには、変調超格子の長さ、即ち第９図において
（ｄ□＋ｄ。
１Ｃおいて、電子ｅに対するシュレーデインガ一方程式
を計算機によって解くことによりシミュレーションを行
った結果を第１１図で説明する。第１１図において、横
軸は、変調超格子内の電界を示しており、電圧に対応さ
せるためには、変調超格子の長さ、即ち第９図において
（ｄ□＋ｄ。
＋・・・・・・＋ｄ、。）を電界に乗じれはよい、縦軸
は第９図のポテンシャル６′を飛び出した電子ｅが変調
超格子を通ｌ′Ｉ、−ンシャル８′まで透過した。を子
ｅ上記の第（１１式において第４は電子の有効質量、名
はブランク定数を２πで割ったもの、Ｖｏは第９図に示
すポテンシャルの高さ、ｑは電子ｅの電荷量、Ｅｄは電
界の強さ、Ｘｉはｉ番目までのポテンシャル６′から測
った距離である。
は第９図のポテンシャル６′を飛び出した電子ｅが変調
超格子を通ｌ′Ｉ、−ンシャル８′まで透過した。を子
ｅ上記の第（１１式において第４は電子の有効質量、名
はブランク定数を２πで割ったもの、Ｖｏは第９図に示
すポテンシャルの高さ、ｑは電子ｅの電荷量、Ｅｄは電
界の強さ、Ｘｉはｉ番目までのポテンシャル６′から測
った距離である。
第１１図に示すとおり、電界がＥｄとなったとき透過率
は零となり、電子ｅは完全に反射する様子がわかる。電
子Ｃの透過率に、第９図のポテンシャルＣ−８′間にオ
ームの法測で流れる電流を乗じれば、第１１図の曲線２
５は第１θ図のｖＩ−７８間の曲線２３とすることがで
きる。
は零となり、電子ｅは完全に反射する様子がわかる。電
子Ｃの透過率に、第９図のポテンシャルＣ−８′間にオ
ームの法測で流れる電流を乗じれば、第１１図の曲線２
５は第１θ図のｖＩ−７８間の曲線２３とすることがで
きる。
膜厚の比、即ち第９図（ａ）におけるｄ：／ ｄ、がα
のように一般的な場合には、上記の数式に代えてとする
と、第１１図の曲線２５とほぼ同様な電子ｅの透過率曲
線を得ることができる。第（１）式及び第（２）穴以外
の方法によっても第９図（ａ）のようなポテンシャル２
２を作ることができる。
のように一般的な場合には、上記の数式に代えてとする
と、第１１図の曲線２５とほぼ同様な電子ｅの透過率曲
線を得ることができる。第（１）式及び第（２）穴以外
の方法によっても第９図（ａ）のようなポテンシャル２
２を作ることができる。
第９１０図に示す負抵抗が出るためには、変調超格子構
造を有する半導体装置において、変ａｌｌ超格子構造が
作るポテンシャル２２によってできるミニハンド２１及
びミニギャップ２０が距ｆａｘに沿ってエネルギ的に傾
むくこことが必要であり、変調超子構造によってできる
ポテンシャル２２が、周期の変調でもよく、振幅の変調
でもよく、膜厚の比の変調でもよく、これらを組み合わ
せて作ることもできる。
造を有する半導体装置において、変ａｌｌ超格子構造が
作るポテンシャル２２によってできるミニハンド２１及
びミニギャップ２０が距ｆａｘに沿ってエネルギ的に傾
むくこことが必要であり、変調超子構造によってできる
ポテンシャル２２が、周期の変調でもよく、振幅の変調
でもよく、膜厚の比の変調でもよく、これらを組み合わ
せて作ることもできる。
第１２図には、超格子の構造を変調した部分、即ち変調
超格子構造を有する半導体に隣接して一様な半導体層を
設げたことを特徴とする半導体装置の概略図を示す。第
４図の半導体装置の概略図と同じ機能をするところには
同じ符号をつげである。２７は一様な半導体層であり、
均質なｎ型半導体６と変調超格子構造を有する半導体７
との間に設けることができる。
超格子構造を有する半導体に隣接して一様な半導体層を
設げたことを特徴とする半導体装置の概略図を示す。第
４図の半導体装置の概略図と同じ機能をするところには
同じ符号をつげである。２７は一様な半導体層であり、
均質なｎ型半導体６と変調超格子構造を有する半導体７
との間に設けることができる。
第１３図には、第１２図の半導体装置においてできるポ
テンシャル図を示した。一様な半導体層２１によってポ
テンシャルが２９となるよう建することができる。第１
３図において、変調超格子構造を有する半導体７として
、ポテンシャル２Ｂのような周期の変調である例を示し
ているが、第６図（ａ）、第７図＜８）に示したような
、振幅変調及び膜厚比の変調の場合でもよく、これらの
組み合せの変調の場合でもよい。均質なｎ型半導体６に
よバンド３１をつくることができる。一様なポテンシャ
ル２９によって、均質なｎ型半導体６を出た電子ｅは、
電圧が低い場合は、ミニバンド３１を通り抜けることが
でき、かつ、完全反射になる電圧以上の電圧の場合でも
第２のミニギャップ３０の端で大きく反射されることな
く、ミニどくンド３１に電子ｅが入っていくことができ
るため、電子ｅの透過率は大きく向上し、負抵抗特性を
改善することができる。この場合の透過率を計算機によ
るシミュレーションでめた結果第１１図の曲線２６で示
される。曲線２５の場合に比べてより一段と改善されて
いることがわかる。
テンシャル図を示した。一様な半導体層２１によってポ
テンシャルが２９となるよう建することができる。第１
３図において、変調超格子構造を有する半導体７として
、ポテンシャル２Ｂのような周期の変調である例を示し
ているが、第６図（ａ）、第７図＜８）に示したような
、振幅変調及び膜厚比の変調の場合でもよく、これらの
組み合せの変調の場合でもよい。均質なｎ型半導体６に
よバンド３１をつくることができる。一様なポテンシャ
ル２９によって、均質なｎ型半導体６を出た電子ｅは、
電圧が低い場合は、ミニバンド３１を通り抜けることが
でき、かつ、完全反射になる電圧以上の電圧の場合でも
第２のミニギャップ３０の端で大きく反射されることな
く、ミニどくンド３１に電子ｅが入っていくことができ
るため、電子ｅの透過率は大きく向上し、負抵抗特性を
改善することができる。この場合の透過率を計算機によ
るシミュレーションでめた結果第１１図の曲線２６で示
される。曲線２５の場合に比べてより一段と改善されて
いることがわかる。
第４図における均質なｎ型半導体６，８、変調超格子構
造の半導体７によって作られるポテンシャル６’、３４
． ８’がそれぞれ第１４図に示されるよう忙模式的な
ポテンシャルにすることができ、ミニバンド３３、ミニ
ギャップ３２をポテンシャル３４で作ることができる。
造の半導体７によって作られるポテンシャル６’、３４
． ８’がそれぞれ第１４図に示されるよう忙模式的な
ポテンシャルにすることができ、ミニバンド３３、ミニ
ギャップ３２をポテンシャル３４で作ることができる。
ポテンシャルぎから第１ミニギヤツプ３２の上端Ｕ点ま
でのエネルギをＷｌ、第２ミニギヤツプ３２の下端１点
までのエネルギをＷ、とする。また、ポテンシャル６′
のエネルギをＷｃとする。また、第１４図においてｎ型
半導体６Ｔ、８間に電圧■をかけてゆくとき、Ｕ点がポ
テンシャル６′と同じエネルギになるまでは、電圧Ｖを
かげても、ｎ型半導体６からの電子ｅは第１のミニギャ
ップ３２のため変調超格子構造半導体７を通ることがで
きず、電圧ＶＫよってＵ点がポテンシャル６′より下が
ったとき電子ｅは第１ミニバンド３３を通って、変調超
格子構造の半導体７を通りぬけることができる。さらに
電圧Ｖをかけてゆき２点がポテンシャル６′にさしかか
ったときには電子ｅは第２ギヤツプ３２内を通らなけれ
ばならず、透過率は下がる。この様子の模式図を第１５
図ｔａ）の曲線３５で示した。図中、横軸は電圧で、縦
軸は透過率を示す。第１５図ｔｂ）は、第１５この場合
も、第１θ図と同様、整流特性をもつことができる。薬
１５図（ｂｌは第１０図とは違った形の負抵抗を示すこ
とができる。
でのエネルギをＷｌ、第２ミニギヤツプ３２の下端１点
までのエネルギをＷ、とする。また、ポテンシャル６′
のエネルギをＷｃとする。また、第１４図においてｎ型
半導体６Ｔ、８間に電圧■をかけてゆくとき、Ｕ点がポ
テンシャル６′と同じエネルギになるまでは、電圧Ｖを
かげても、ｎ型半導体６からの電子ｅは第１のミニギャ
ップ３２のため変調超格子構造半導体７を通ることがで
きず、電圧ＶＫよってＵ点がポテンシャル６′より下が
ったとき電子ｅは第１ミニバンド３３を通って、変調超
格子構造の半導体７を通りぬけることができる。さらに
電圧Ｖをかけてゆき２点がポテンシャル６′にさしかか
ったときには電子ｅは第２ギヤツプ３２内を通らなけれ
ばならず、透過率は下がる。この様子の模式図を第１５
図ｔａ）の曲線３５で示した。図中、横軸は電圧で、縦
軸は透過率を示す。第１５図ｔｂ）は、第１５この場合
も、第１θ図と同様、整流特性をもつことができる。薬
１５図（ｂｌは第１０図とは違った形の負抵抗を示すこ
とができる。
第１２図に示した一様な半導体／１２７を第１４図に示
したｎ型半導体６と変調超格子構造の半導体７の間に設
けることにより、第１５図ｔｂ）に示した電流−電圧特
性を改善することができる。
したｎ型半導体６と変調超格子構造の半導体７の間に設
けることにより、第１５図ｔｂ）に示した電流−電圧特
性を改善することができる。
スイッチング回路２尭振回路、この発明の半導体装置忙
よれば、増幅回路、検波回路１周波数混合回路等の種々
の電気的回路に応じて希望する負抵抗の特性をもつ半導
体装置を設計するＫあたり、均質な半導体から作られる
ポテンシャルの高さ、一様な半導体層から作られるポテ
ンシャルの高さと一様な半導体層の膜厚及び変調超格子
によって作られるミニバンド及びミニギャップの形、さ
らにｎｆｆ１半導体から作られるポテンシャルの高さを
適当に選ぶことにより、任意のポテンシャルをもつ半導
体の組み合せを選ぶことができる。従って希望する特性
をもつ負抵抗を示す半導体装置をほぼ任意に設計し、作
ることができる等の利点を有する０
よれば、増幅回路、検波回路１周波数混合回路等の種々
の電気的回路に応じて希望する負抵抗の特性をもつ半導
体装置を設計するＫあたり、均質な半導体から作られる
ポテンシャルの高さ、一様な半導体層から作られるポテ
ンシャルの高さと一様な半導体層の膜厚及び変調超格子
によって作られるミニバンド及びミニギャップの形、さ
らにｎｆｆ１半導体から作られるポテンシャルの高さを
適当に選ぶことにより、任意のポテンシャルをもつ半導
体の組み合せを選ぶことができる。従って希望する特性
をもつ負抵抗を示す半導体装置をほぼ任意に設計し、作
ることができる等の利点を有する０
第１図は従来の超格子のポテンシャルの概念図、第２図
は電界が印加されている場合の超格子ポテンシャルの概
念図、第３図はバンド・エツジ・エネルギの段差の概念
図、第４図はこの発明の一実施例の概略構成図、第５図
（ａＪは周期変調の変調超格子構造を有する半導体の詳
細図、第５図（ｂ）は、第５図（ａ）の構造によって作
られるポテンシャル図、第５図（Ｃ）は変調超格子ポテ
ンシャルによって作られるエネルギ小帯の模式図、第６
図ｔａＪは振幅変調の変調超格子を有する半導体の詳細
図、第６図（ｂＪは、第６図（ａＪの構造忙よって作ら
れるポテンシャル及び、エネルギ小帯の図、第７図（ａ
Ｊは膜厚比を変調した変調超格子構造を有する半導体の
詳細図、第７図（ｂｌは第７図（ａＪの構造によって作
られるポテンシャル及びエネルギ小帯の図、第８図は完
全周期構造をもつ超格子のエネルギ小帯の計算機によの
計算例を示すシミミレー９３フ図、第１２図は均質な半
導体と変調超格子構造を有する半導体の間忙一様な半導
体層を設げた場合の図、ｓ１３図は第１２図の構造に対
応するポテンシャル図、第１４図は変調超格子構造によ
るポテンシャルの変形例を示す図、第１５図（ａＬ （
ｂ）は第１４図のエネルギ小帯による電子の透過率−電
圧の関係図及び電流−電圧特性を示す図である。 図中、５，９ は電極、６，８は均質なｎ型牛３ 第１図 第２図 第３図 （ａ） （ｂ） （Ｃ）（ｄ） （ｅ） 第４図 第５図 第５図 （Ｃ） ２ 第６図 ７ 第７図 第１０図 第１１図 指定代理人 電子技術総合研究所長 第１２図 第 １３ 図 第１４８ 第１５図
は電界が印加されている場合の超格子ポテンシャルの概
念図、第３図はバンド・エツジ・エネルギの段差の概念
図、第４図はこの発明の一実施例の概略構成図、第５図
（ａＪは周期変調の変調超格子構造を有する半導体の詳
細図、第５図（ｂ）は、第５図（ａ）の構造によって作
られるポテンシャル図、第５図（Ｃ）は変調超格子ポテ
ンシャルによって作られるエネルギ小帯の模式図、第６
図ｔａＪは振幅変調の変調超格子を有する半導体の詳細
図、第６図（ｂＪは、第６図（ａＪの構造忙よって作ら
れるポテンシャル及び、エネルギ小帯の図、第７図（ａ
Ｊは膜厚比を変調した変調超格子構造を有する半導体の
詳細図、第７図（ｂｌは第７図（ａＪの構造によって作
られるポテンシャル及びエネルギ小帯の図、第８図は完
全周期構造をもつ超格子のエネルギ小帯の計算機によの
計算例を示すシミミレー９３フ図、第１２図は均質な半
導体と変調超格子構造を有する半導体の間忙一様な半導
体層を設げた場合の図、ｓ１３図は第１２図の構造に対
応するポテンシャル図、第１４図は変調超格子構造によ
るポテンシャルの変形例を示す図、第１５図（ａＬ （
ｂ）は第１４図のエネルギ小帯による電子の透過率−電
圧の関係図及び電流−電圧特性を示す図である。 図中、５，９ は電極、６，８は均質なｎ型牛３ 第１図 第２図 第３図 （ａ） （ｂ） （Ｃ）（ｄ） （ｅ） 第４図 第５図 第５図 （Ｃ） ２ 第６図 ７ 第７図 第１０図 第１１図 指定代理人 電子技術総合研究所長 第１２図 第 １３ 図 第１４８ 第１５図
Claims (1)
- 両端の電極間に超格子の部分を有する半導体装置におい
て、前記超格子を淘成する半導体薄膜に垂直な方向にお
いて前記超格子の構造を前記電極の一方から他方の電極
にかげて変調したことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58136171A JPS6028268A (ja) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | 半導体装置 |
| US06/578,574 US4620206A (en) | 1983-07-26 | 1984-02-09 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58136171A JPS6028268A (ja) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6028268A true JPS6028268A (ja) | 1985-02-13 |
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| US4783427A (en) * | 1986-02-18 | 1988-11-08 | Texas Instruments Incorporated | Process for fabricating quantum-well devices |
| JPS62211948A (ja) * | 1986-03-13 | 1987-09-17 | Fujitsu Ltd | ヘテロ接合半導体装置 |
| US4814837A (en) * | 1986-03-13 | 1989-03-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Quantum well electron barrier diode |
| US4851886A (en) * | 1986-06-11 | 1989-07-25 | Texas Instruments Incorporated | Binary superlattice tunneling device and method |
| JPS62291018A (ja) * | 1986-06-11 | 1987-12-17 | Hitachi Ltd | Ｍｂｅ法による傾斜組成化合物半導体の作成法 |
| JPH0666519B2 (ja) * | 1986-08-14 | 1994-08-24 | 東京工業大学長 | 超格子構造体 |
| US4908678A (en) * | 1986-10-08 | 1990-03-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | FET with a super lattice channel |
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| US4903101A (en) * | 1988-03-28 | 1990-02-20 | California Institute Of Technology | Tunable quantum well infrared detector |
| CA1299719C (en) * | 1989-01-13 | 1992-04-28 | National Research Council Of Canada | Semiconductor superlattice infrared source |
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| US5723872A (en) * | 1994-08-15 | 1998-03-03 | Texas Instruments Incorporated | Mixed barrier resonant tunneling |
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| US5535146A (en) * | 1995-04-27 | 1996-07-09 | National Science Council Of R.O.C. | Method for producing a semiconductor device using logic simulation approach to simulate a multi-peak resonant tunneling diode-based electronic circuit and a large signal multi-peak resonant tunneling diode spice model employed therefore |
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| JP3014339B2 (ja) * | 1997-04-25 | 2000-02-28 | カナレ電気株式会社 | 量子波干渉層を有した半導体素子 |
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| US6071109A (en) * | 1999-02-24 | 2000-06-06 | Sandia Corporation | Method of making AlInSb by metal-organic chemical vapor deposition |
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| US4103312A (en) * | 1977-06-09 | 1978-07-25 | International Business Machines Corporation | Semiconductor memory devices |
| US4205331A (en) * | 1978-06-09 | 1980-05-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Infrared optical devices of layered structure |
| US4250515A (en) * | 1978-06-09 | 1981-02-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Heterojunction superlattice with potential well depth greater than half the bandgap |
| US4503447A (en) * | 1982-07-16 | 1985-03-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Multi-dimensional quantum well device |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61280608A (ja) * | 1985-05-29 | 1986-12-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置 |
| JPS6236808A (ja) * | 1985-08-10 | 1987-02-17 | Fujitsu Ltd | 半導体ヘテロ接合体の製造方法 |
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