JPS61128569A - 絶縁ゲ−ト電界効果トランジスタ - Google Patents
絶縁ゲ−ト電界効果トランジスタInfo
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- JPS61128569A JPS61128569A JP60169955A JP16995585A JPS61128569A JP S61128569 A JPS61128569 A JP S61128569A JP 60169955 A JP60169955 A JP 60169955A JP 16995585 A JP16995585 A JP 16995585A JP S61128569 A JPS61128569 A JP S61128569A
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- Materials Engineering (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Thin Film Transistor (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】
Ａ、産業上の利用分野
本発明は、例−えば電子回路において能動増幅素子とし
て使用できる、電流チャネル用にバンド・ギャップの小
さな材料を用いた絶縁ゲート電界効果トランジスタに関
する。
て使用できる、電流チャネル用にバンド・ギャップの小
さな材料を用いた絶縁ゲート電界効果トランジスタに関
する。
Ｂ、開示の概要
絶縁ゲート電界効果トランジスタは、ゲート電極（７）
を一方の側面に有し、かつドレイン電極及びソース電極
（４，５）を他の側面に有する絶縁体（１）から成る。
を一方の側面に有し、かつドレイン電極及びソース電極
（４，５）を他の側面に有する絶縁体（１）から成る。
７工ルミ準位に小さなバンド・ギャップを有する材料か
らなる薄膜（６）はドレイン電極とソース、電極（４％
５）の間の絶縁体（１）の上に広がる。ソース電極とゲ
ート電極（５，７）との間に加えられた第１の電位（Ｖ
ｇ）は、絶縁体（１）を横切る電界を生じさせ、この電
界はドレイン電極とソース電極との間に第２の電位が加
えられた時に上記薄膜（６）に流れる電流を制御する。
らなる薄膜（６）はドレイン電極とソース、電極（４％
５）の間の絶縁体（１）の上に広がる。ソース電極とゲ
ート電極（５，７）との間に加えられた第１の電位（Ｖ
ｇ）は、絶縁体（１）を横切る電界を生じさせ、この電
界はドレイン電極とソース電極との間に第２の電位が加
えられた時に上記薄膜（６）に流れる電流を制御する。
優れた小バンド・ギャップ材料は半金属及び半導体、卸
ちビスマス及びビスマス合金、黒鉛゛及び黒鉛内位添加
化合物、ドープされたポリマー及び有機金属が含まれる
。
ちビスマス及びビスマス合金、黒鉛゛及び黒鉛内位添加
化合物、ドープされたポリマー及び有機金属が含まれる
。
Ｃ０従来技術
通常の電界効果トランジスタは、その導電率がチャネル
から絶縁されたゲート電極に加えられる電界によって制
御できる狭いチャネルによって接続された２個の電極を
有している。
から絶縁されたゲート電極に加えられる電界によって制
御できる狭いチャネルによって接続された２個の電極を
有している。
チャネルが、ｎ−型の半導体材料から成！＋、Ｐ−型導
電のゲート領域によって限定される電界効果トランジス
タ構造が従来公知である〔例えば、ケイ・ジェー・ディ
ーン（Ｋ、 Ｊ 、 Ｄｅａｎ） ｒ集積回路工学」（
Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）参照
、チャプマン拳アンド争ホーＡ／ （ｃｈａｐｍａｎ
ａｎｄ Ｈａｌｌ ）社、ｏ７ドン１１９６７年）〕。
電のゲート領域によって限定される電界効果トランジス
タ構造が従来公知である〔例えば、ケイ・ジェー・ディ
ーン（Ｋ、 Ｊ 、 Ｄｅａｎ） ｒ集積回路工学」（
Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）参照
、チャプマン拳アンド争ホーＡ／ （ｃｈａｐｍａｎ
ａｎｄ Ｈａｌｌ ）社、ｏ７ドン１１９６７年）〕。
電位が、それぞれ、ソース及びドレインと呼ばれるチャ
ネルの末端部の間に加えられる場合には、電流は、制限
された領域を流れ、その距離にわたり電位勾配を生じる
。ゲート電極に印加された電位によって、ゲートとチャ
ネルの間のｐ−ｎ接合は逆バイアスを生じて、空乏層が
接合の近辺に生じる。
ネルの末端部の間に加えられる場合には、電流は、制限
された領域を流れ、その距離にわたり電位勾配を生じる
。ゲート電極に印加された電位によって、ゲートとチャ
ネルの間のｐ−ｎ接合は逆バイアスを生じて、空乏層が
接合の近辺に生じる。
この空乏層の幅はゲート電位の個数である。それ故、ゲ
ート電位の増加と共に、チャネルは、チャネルのコンダ
クタンスがゼロに近づくまで更に収縮する。
ート電位の増加と共に、チャネルは、チャネルのコンダ
クタンスがゼロに近づくまで更に収縮する。
米国特許第３５００１３７号には、電界効果トランジス
タと類似の動作モードで超伝導キャリア輸送を可能にす
る半導体チャネルからなる低温装置が開示されている。
タと類似の動作モードで超伝導キャリア輸送を可能にす
る半導体チャネルからなる低温装置が開示されている。
第１のゲートは伝導領域の減少／増加を制御するための
電位を印加するために提供されている。第２のゲートに
よる磁界の印加により、超伝導体は超伝導状態と通常の
抵抗状態の間で切シ換えることが出来る。
電位を印加するために提供されている。第２のゲートに
よる磁界の印加により、超伝導体は超伝導状態と通常の
抵抗状態の間で切シ換えることが出来る。
低い温度で、電荷キャリアが加えられたドレイン電圧の
影響下にトンネル電流することが出来る低い障壁を有す
る絶縁体のように挙動する半導体チャネルを有するトン
ネルトランジスタが欧州特許出願第８３１１３１６３．
６号から公知である。
影響下にトンネル電流することが出来る低い障壁を有す
る絶縁体のように挙動する半導体チャネルを有するトン
ネルトランジスタが欧州特許出願第８３１１３１６３．
６号から公知である。
トンネル電流は、ソースとドレインの間の障壁の高さを
変更するゲート電圧によって制御′される。
変更するゲート電圧によって制御′される。
Ｄ０発明が解決しようとする問題点
描分野で公知である電界効果トランジスタは、さまざま
な制限を有するものであシ、その制限の中には、電界効
果トランジスタが作動できる温度範囲（超伝導体を用い
た電界効果トランジスタには液体ヘリウムの温度が必要
である）、または比較的低いカットオフ周波数、あるい
はこの両方がある。
な制限を有するものであシ、その制限の中には、電界効
果トランジスタが作動できる温度範囲（超伝導体を用い
た電界効果トランジスタには液体ヘリウムの温度が必要
である）、または比較的低いカットオフ周波数、あるい
はこの両方がある。
従って、本発明の目的は液体ヘリウム温度まで下げられ
た低い温度だけではなく、室温でも作動するが、カット
オフ周波数が１６ＧＨ２程度と比較的高い、通常の伝導
体を使用する絶縁ゲート電界効果トランジスタを提参す
ることである。
た低い温度だけではなく、室温でも作動するが、カット
オフ周波数が１６ＧＨ２程度と比較的高い、通常の伝導
体を使用する絶縁ゲート電界効果トランジスタを提参す
ることである。
Ｅ１問題点を解決するだめの手段
この目標は°、ビスマス又はビスマス合金のような半金
属のチャネル材料又はバンド・ギャップの小さな半導体
材料を用いた絶縁ゲート電界効果トランジスタに関する
本発明によって達成される。
属のチャネル材料又はバンド・ギャップの小さな半導体
材料を用いた絶縁ゲート電界効果トランジスタに関する
本発明によって達成される。
これらの材料を使用するという提案は、これらの材料が
低い温度でも、その電荷キャリアが極めて高い移動度を
有すること並びに十分大きな電界従属性を示すという認
識に基づいている。このことは、電荷キャリアが浅いド
ナにおいても、低温では凍結され、換言すればその移動
度が実質的にゼロになる古典的な半導体、即ちシリコン
及びゲルマニウムとは対照的である。
低い温度でも、その電荷キャリアが極めて高い移動度を
有すること並びに十分大きな電界従属性を示すという認
識に基づいている。このことは、電荷キャリアが浅いド
ナにおいても、低温では凍結され、換言すればその移動
度が実質的にゼロになる古典的な半導体、即ちシリコン
及びゲルマニウムとは対照的である。
ビスマスの抵抗率の電界依存性は、ブイ・エフ・オフリ
ン（Ｙ、Ｆ、Ｏｇｒｉｎ ）、ブイ・エフ・ルーツキー
（Ｖ、 Ｎ、 Ｌｕｔｓｋｉｉ ）及びエム・アイ・
エリンソｙ（Ｍ、 １． Ｅｌｉｎｓｏｎ ）著［
ビスマスにおける電界効果（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ
ｉｎＢｉｓｍｕｔｈ）Ｊ ソビエトゆフィジックス
−ソリッド・ステート第９巻（Ｓｏｖ、Ｐｈｙｓ−８ｏ
ｌ １ｄＳｔａｔｅ ９ ） １９６８年、２５４７頁
；シー・リール（ｃ，Ｒｅａｌｅ ）、 ［真空蒸着ヒ
スマス薄膜における電界効果（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃ
ｔ ｉｎＶａｃｕｕｍ−Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ Ｂｉ
ｓｍｕｔｈ Ｆｉｌｍｓ）ｊ、フィジックス・レターズ
第３５号Ａ （Ｐｈｙｓ。
ン（Ｙ、Ｆ、Ｏｇｒｉｎ ）、ブイ・エフ・ルーツキー
（Ｖ、 Ｎ、 Ｌｕｔｓｋｉｉ ）及びエム・アイ・
エリンソｙ（Ｍ、 １． Ｅｌｉｎｓｏｎ ）著［
ビスマスにおける電界効果（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ
ｉｎＢｉｓｍｕｔｈ）Ｊ ソビエトゆフィジックス
−ソリッド・ステート第９巻（Ｓｏｖ、Ｐｈｙｓ−８ｏ
ｌ １ｄＳｔａｔｅ ９ ） １９６８年、２５４７頁
；シー・リール（ｃ，Ｒｅａｌｅ ）、 ［真空蒸着ヒ
スマス薄膜における電界効果（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃ
ｔ ｉｎＶａｃｕｕｍ−Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ Ｂｉ
ｓｍｕｔｈ Ｆｉｌｍｓ）ｊ、フィジックス・レターズ
第３５号Ａ （Ｐｈｙｓ。
Ｌｅｔｔ、 ３５Ａ） １９７１年、４３７頁； 並び
にディー・ニー・ブロッカ−（Ｄ、 Ａ、 Ｇｌｏｃｋ
ｅｒ ）及びエム・ジエー・スコープ（Ｍ、 Ｊ、 ８
ｋｏｖｅ）著「細いビスマス線における電界効果及び磁
気抵抗（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ Ｍａｇｎ
ｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎ Ｓｍａｌｌ Ｂ
ｉｓｍｕｔｈ Ｗｉｒｅｓ ） Ｊ 、 フィジカル
佛レビュー、第Ｂ１５号（Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｖ、 Ｂ
１５）、１９７７年、６０８頁に記載されている。ビス
マス薄膜における電界効果についての考察は本発明に関
連して特に重要なものである。
にディー・ニー・ブロッカ−（Ｄ、 Ａ、 Ｇｌｏｃｋ
ｅｒ ）及びエム・ジエー・スコープ（Ｍ、 Ｊ、 ８
ｋｏｖｅ）著「細いビスマス線における電界効果及び磁
気抵抗（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ Ｍａｇｎ
ｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎ Ｓｍａｌｌ Ｂ
ｉｓｍｕｔｈ Ｗｉｒｅｓ ） Ｊ 、 フィジカル
佛レビュー、第Ｂ１５号（Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｖ、 Ｂ
１５）、１９７７年、６０８頁に記載されている。ビス
マス薄膜における電界効果についての考察は本発明に関
連して特に重要なものである。
純粋なビスマスに加えて、本発明は、電流チャネル用に
ビスマス−アンチモン合金であることが好ましいビスマ
ス合金を使用することを意図している。ビスマスにアン
チモンを合金にすると、半金属ビスマスから半導体まで
の連続的変化を得る。
ビスマス−アンチモン合金であることが好ましいビスマ
ス合金を使用することを意図している。ビスマスにアン
チモンを合金にすると、半金属ビスマスから半導体まで
の連続的変化を得る。
半金属に典型的な価電子帯及び伝導帯の重複は合金中の
アンチモン含有量５％で消滅する。活性化工ネルキーは
１２チのアンチモンで１４ｍｅＶの最大値を有する。
アンチモン含有量５％で消滅する。活性化工ネルキーは
１２チのアンチモンで１４ｍｅＶの最大値を有する。
従って、本発明はゲート電極、ソース電極及びドレイン
電極を有し、かつゲート電極を上記ソース電極及びドレ
イン電極から分離する絶縁体を有する絶縁ゲート電界効
果トランジスタにおいて、フェルミ準位において＋０．
３ｅＶと−０，３ｅＶ。
電極を有し、かつゲート電極を上記ソース電極及びドレ
イン電極から分離する絶縁体を有する絶縁ゲート電界効
果トランジスタにおいて、フェルミ準位において＋０．
３ｅＶと−０，３ｅＶ。
間のバンド・ギャップを有する材料からなる薄膜がゲー
ト電極と反対側の絶縁体の面で、上記ドレイン電極とソ
ース電極の間の上記絶縁体上に広がること並びに上記ソ
ース電極及びドレイン電極が上記薄膜とオーミック接触
し、上記ゲート電極とソース電極との間に第１の電位が
加えられると上記絶縁体を横切る電界が発生し、ノース
電極とドレイン電極との間に第２の電位が印加される時
にそれらの間を流れる電流を上記電界が制御するように
なっている事を特徴とする絶縁ゲート電界効果トランジ
スタに関する。
ト電極と反対側の絶縁体の面で、上記ドレイン電極とソ
ース電極の間の上記絶縁体上に広がること並びに上記ソ
ース電極及びドレイン電極が上記薄膜とオーミック接触
し、上記ゲート電極とソース電極との間に第１の電位が
加えられると上記絶縁体を横切る電界が発生し、ノース
電極とドレイン電極との間に第２の電位が印加される時
にそれらの間を流れる電流を上記電界が制御するように
なっている事を特徴とする絶縁ゲート電界効果トランジ
スタに関する。
”但し、上記バンド・ギャップの値が正の材料は通常の
半導体であるが、その値が負のものは伝導帯と価電子帯
との重なりの大きさがその大きさに一致するような半金
属を意味している。
半導体であるが、その値が負のものは伝導帯と価電子帯
との重なりの大きさがその大きさに一致するような半金
属を意味している。
Ｆ、実施例
第１図は、それぞれ電極２及び電極３が取り付けられた
ドレイン領域４及びソース領域５を一方の面に保持して
いる絶縁体１を含む電界効果トランジスタ構造を示して
いる。ドレイン領域４とソース領域５との間の絶縁体１
上には、半金属、即ちビスマスからなる薄膜が広がって
いる。ビスマス薄膜と反対側の絶縁体の他の面には、電
極８を保持しているゲート領域７がある。
ドレイン領域４及びソース領域５を一方の面に保持して
いる絶縁体１を含む電界効果トランジスタ構造を示して
いる。ドレイン領域４とソース領域５との間の絶縁体１
上には、半金属、即ちビスマスからなる薄膜が広がって
いる。ビスマス薄膜と反対側の絶縁体の他の面には、電
極８を保持しているゲート領域７がある。
ドレイン領域４及びソース領域５はビスマス薄膜とオー
ム接触する。半金属においては伝導帯及び価電子帯が重
複するという事実を考慮すると、電子及び正孔の両方が
伝導に寄与しうるので、ビスマス薄膜６に流れる電流は
単極性である必要はない。従って、本発明による構成は
公知の単極電界効果トランジスタに代わるものである。
ム接触する。半金属においては伝導帯及び価電子帯が重
複するという事実を考慮すると、電子及び正孔の両方が
伝導に寄与しうるので、ビスマス薄膜６に流れる電流は
単極性である必要はない。従って、本発明による構成は
公知の単極電界効果トランジスタに代わるものである。
公知のＭＥＳＦＥＴと対照的に、チャネルの構造を変え
るだめにショットキーバリアは使用されない；公知のＭ
ＯＳＦＥＴと対照的に、ソース及びドレインでのＰ−ｎ
接合及びゲート下の反転層に誘起されるチャネルは生じ
ない。明らかに、この相違は製造及び操作における長所
に数えられる。特に、ソース領域及び１ドレイン領域に
おける寄生抵抗は低く保つことができる。
るだめにショットキーバリアは使用されない；公知のＭ
ＯＳＦＥＴと対照的に、ソース及びドレインでのＰ−ｎ
接合及びゲート下の反転層に誘起されるチャネルは生じ
ない。明らかに、この相違は製造及び操作における長所
に数えられる。特に、ソース領域及び１ドレイン領域に
おける寄生抵抗は低く保つことができる。
ゲート領域７は、原則として金属又は半導体から成る。
勿論、本発明による電界効果トランジスタを低い温度で
適用する場合には、半導体材料は適当ではないと考えら
れる。
適用する場合には、半導体材料は適当ではないと考えら
れる。
次に、本明細書により構成された電界効果トランジスタ
の特性を概説する。第２図はフィジックス・レター（Ｐ
ｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、）掲載の上記論文で発表されたシ
ー・リール（ｃ，Ｒｅａｌｅ）の実験に基づくデータを
用いて、種々の厚さの薄膜に対して、電界Ｅ の関数と
して、ビスマス薄膜及びバルク材料の電導率の比（σ／
σｂ）を示している。第２図に従い、厚さ１０〜５０ｎ
ｍのビスマス薄膜の伝導率σは次式によって、十分に近
似させることかできる。
の特性を概説する。第２図はフィジックス・レター（Ｐ
ｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、）掲載の上記論文で発表されたシ
ー・リール（ｃ，Ｒｅａｌｅ）の実験に基づくデータを
用いて、種々の厚さの薄膜に対して、電界Ｅ の関数と
して、ビスマス薄膜及びバルク材料の電導率の比（σ／
σｂ）を示している。第２図に従い、厚さ１０〜５０ｎ
ｍのビスマス薄膜の伝導率σは次式によって、十分に近
似させることかできる。
〔式中、σｏ（ｄ）は電界の不在下の導電率を表わし、
ｄはビスマス薄膜の厚さを表わし、Ｅｘは横方向の電界
を表わし、かつＥ。（ｄ）は臨界電界を表わす〕。
ｄはビスマス薄膜の厚さを表わし、Ｅｘは横方向の電界
を表わし、かつＥ。（ｄ）は臨界電界を表わす〕。
第２図を用いると、ｄ＝１０ｎｍの厚さのビスマス薄膜
に対する値σ。はσ。＝ Ｉ Ｘ １０’ Ａ／Ｖｍで
あり、臨界電界はＥ。＝ −２ｘ １０’ Ｖ／ｍ で
ある。
に対する値σ。はσ。＝ Ｉ Ｘ １０’ Ａ／Ｖｍで
あり、臨界電界はＥ。＝ −２ｘ １０’ Ｖ／ｍ で
ある。
第１図に示された構成で、ゲート電界はＥＸ＝−Ｖ
／ｄ・であシ、ドレイン電界はＥ ＝−Ｖｄｇｌ
Ｚ／Ｌ
＜＜ ｌ Ｅｘｌである。厚さＷあたシのドレイン電流
は、 になシ、相互コンダクタンスは、 である。
／ｄ・であシ、ドレイン電界はＥ ＝−Ｖｄｇｌ
Ｚ／Ｌ
＜＜ ｌ Ｅｘｌである。厚さＷあたシのドレイン電流
は、 になシ、相互コンダクタンスは、 である。
上記の材料パラメータを有し、かつゲート長さＬ＝１μ
ｍを有するビスマス薄膜に関し、絶縁体厚さｄ・＝５０
ｎｍ及びドレイン電圧Ｖｄ：ＩＶで！ は、厚さあたりの相互コンダクタンスはになる。
ｍを有するビスマス薄膜に関し、絶縁体厚さｄ・＝５０
ｎｍ及びドレイン電圧Ｖｄ：ＩＶで！ は、厚さあたりの相互コンダクタンスはになる。
厚さあたりのゲート・キャパシタンス：を用いると、第
１図の電界効果トランジスタのカットオフ周波数は、 となる。
１図の電界効果トランジスタのカットオフ周波数は、 となる。
絶縁体にＡＬＯｓ（ε１＝９）を選んだ場合には、カッ
トオフ周波数は室温で、 ｆ ＝１０ 、・ （７）
Ｏ である。
トオフ周波数は室温で、 ｆ ＝１０ 、・ （７）
Ｏ である。
σｏ”Ｎｅｐｅ ｆ ｆ （
８）〔式中、Ｎはキャリア密度を表わし、ｅは電子の電
荷を表わす〕及び １ ε−Ｅ −Ｎｅｄ （９
）を式（６）に代入することにより、飽和前のドレイン
電圧の場合に対するＭＯＳＦＥＴのカットオフ周波数に
関する次の標準的な式が得られる。
８）〔式中、Ｎはキャリア密度を表わし、ｅは電子の電
荷を表わす〕及び １ ε−Ｅ −Ｎｅｄ （９
）を式（６）に代入することにより、飽和前のドレイン
電圧の場合に対するＭＯＳＦＥＴのカットオフ周波数に
関する次の標準的な式が得られる。
式（８）及び（９）を再び使用すると、有効移動度は
となる。
考慮中のビスマス薄膜に関しては、室温では及びキャリ
ア密度 ｅμｅｆｆ を得る。
ア密度 ｅμｅｆｆ を得る。
シー・リールの研究に基づく上述の計算のだめに選んだ
パラメータは室温で良好なトランジスタ性能を生じる。
パラメータは室温で良好なトランジスタ性能を生じる。
温度が低下するとビスマス中のキャリア移動度が増加す
るが、キャリア密度が減少することが当業者に周知であ
る。エイ・エル・ジーン（Ａ、 Ｌ、 Ｊａｉｎ ）著
、［ビスマス−アンチモン合金の電気特性の温度依存性
（ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＤｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ
ｔｈｅ ｈ：Ｉｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉ
ｅｓｏｆ Ｂｉｓｍｕｔｈ−Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ａ
１１ｏｙｓ ）Ｊ 、 フィジカル争しビ−Ｌ −
（Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｖ、）第１１４巻、１９５９年、１
５１８頁に従い、次表は純粋なバルクのビスマスに対す
るこの依存度の大きさの順位が与えられるものである。
るが、キャリア密度が減少することが当業者に周知であ
る。エイ・エル・ジーン（Ａ、 Ｌ、 Ｊａｉｎ ）著
、［ビスマス−アンチモン合金の電気特性の温度依存性
（ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＤｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ
ｔｈｅ ｈ：Ｉｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉ
ｅｓｏｆ Ｂｉｓｍｕｔｈ−Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ａ
１１ｏｙｓ ）Ｊ 、 フィジカル争しビ−Ｌ −
（Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｖ、）第１１４巻、１９５９年、１
５１８頁に従い、次表は純粋なバルクのビスマスに対す
るこの依存度の大きさの順位が与えられるものである。
Ｔ μｅｆｆ Ｎ
ＣＫ） Ｃｍ”／Ｖ ） （ｍ ”）３０
０ ＞１０ ” １０”７７
１０ １０”４．２ １０”
１０２３式（１０）をそのまま適用すると、低
温で驚くほど高いカッ、トオフ周波数が生じる。即ち７
７にでｆ 〜１０１２Ｈ，，４，２にでは〜１０１４
ＨにＣＯｚ もなる。しかしながら、純粋なバルクのビスマスではな
くビスマス合金及び薄膜を使用すると、ジーン（Ｊａｉ
ｎ ）のデータを変更することが必要となるが、低温で
高いカットオフ周波数を示すという注目すべき傾向があ
る。同様に、臨界電界Ｅ。
０ ＞１０ ” １０”７７
１０ １０”４．２ １０”
１０２３式（１０）をそのまま適用すると、低
温で驚くほど高いカッ、トオフ周波数が生じる。即ち７
７にでｆ 〜１０１２Ｈ，，４，２にでは〜１０１４
ＨにＣＯｚ もなる。しかしながら、純粋なバルクのビスマスではな
くビスマス合金及び薄膜を使用すると、ジーン（Ｊａｉ
ｎ ）のデータを変更することが必要となるが、低温で
高いカットオフ周波数を示すという注目すべき傾向があ
る。同様に、臨界電界Ｅ。
も少なからず減少する。
低いドレイン電圧で、キャリアのドリフト速度は、
である。
従って、式（１０）を書き換えると、
が得られる。
高いドレイン電圧でｖｄの関数としてのｖｄｒｉｆｔの
非直線的挙動によシ飽和の生じることが予期される。明
らかに、ビスマス及びビスマス合金のような半金属にお
ける飽和ドリフト速度Ｖｓはこれまで文献に報告されて
いない。しかしながら、半金属におけるドリフト速度が
半導体におけるのと同程度の大きさ即ちＶ、＞１０’ｍ
／Ｓ であると推測するならば、それは妥当なものであ
ろう。それ故、前記明細書による電界効果トランジスタ
に関する飽和領域におけるカットオフ周波数は、ｆ
＞ １６ Ｘ １０’Ｈ。
非直線的挙動によシ飽和の生じることが予期される。明
らかに、ビスマス及びビスマス合金のような半金属にお
ける飽和ドリフト速度Ｖｓはこれまで文献に報告されて
いない。しかしながら、半金属におけるドリフト速度が
半導体におけるのと同程度の大きさ即ちＶ、＞１０’ｍ
／Ｓ であると推測するならば、それは妥当なものであ
ろう。それ故、前記明細書による電界効果トランジスタ
に関する飽和領域におけるカットオフ周波数は、ｆ
＞ １６ Ｘ １０’Ｈ。
ＣＯ
になると考えられる。
半金属を使用した絶縁ゲート電界効果トラジスタは、キ
ャリア移動度対温度の特性がすぐれているので、７７Ｋ
及びこの温度以下では確実に他の装置に対抗しうると考
えられる。ビスマス及びその合金以外に、他の半金属も
本発明の電界効果トランジスタに使用することが出来る
。ニス・エイ−７すｙ （Ｓ、Ａ、５ｏｌｉｎ）により
「黒鉛内位添加化合物の性質及び構造特性（Ｔｈｅ Ｎ
ａｔｕｒｅ ａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｐｒｏｐｅ
ｒｔｉｅｓ ｏｆ ＧｒａｐｈｉｔｅＩｎｔｅｒｃａｌ
ａｔｉｏｎ ） Ｊ 、アドバンシズ・イア−ケミカル
・フィジックス（Ａｄｖ、Ｃｈｅｍ、Ｐｈｙｓ、）第４
９巻、１９８２年、４５５頁に記載されたような黒鉛及
び黒鉛内位添加化合物（グラファイトの炭素原子層間に
他の原子、イオン又は分子が入り込んだ化合物。例えば
り、Ｃ６、ＫＣ，、Ｃ３Ｃ８Ｒ５Ｃ，、ＫＣ，４及びＲ
ｂＣ２４等。）の準２次元構造の基礎面における高キヤ
リア移動度を利用する事もできる。
ャリア移動度対温度の特性がすぐれているので、７７Ｋ
及びこの温度以下では確実に他の装置に対抗しうると考
えられる。ビスマス及びその合金以外に、他の半金属も
本発明の電界効果トランジスタに使用することが出来る
。ニス・エイ−７すｙ （Ｓ、Ａ、５ｏｌｉｎ）により
「黒鉛内位添加化合物の性質及び構造特性（Ｔｈｅ Ｎ
ａｔｕｒｅ ａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｐｒｏｐｅ
ｒｔｉｅｓ ｏｆ ＧｒａｐｈｉｔｅＩｎｔｅｒｃａｌ
ａｔｉｏｎ ） Ｊ 、アドバンシズ・イア−ケミカル
・フィジックス（Ａｄｖ、Ｃｈｅｍ、Ｐｈｙｓ、）第４
９巻、１９８２年、４５５頁に記載されたような黒鉛及
び黒鉛内位添加化合物（グラファイトの炭素原子層間に
他の原子、イオン又は分子が入り込んだ化合物。例えば
り、Ｃ６、ＫＣ，、Ｃ３Ｃ８Ｒ５Ｃ，、ＫＣ，４及びＲ
ｂＣ２４等。）の準２次元構造の基礎面における高キヤ
リア移動度を利用する事もできる。
この時、制御を界Ｅｘ（第１図）は基礎面に対し垂直で
あることが望ましい。
あることが望ましい。
ドープされたポリマー、例えばポリアセチレンなどのよ
うな準１次元構造も高い内部ドリフト速度を示している
。本発明の電界効果トランジスタに使用することが出来
る高キヤリア移動度を有する有機物質に関する他の例は
、有機金属（ＴＭＴＳＦ）、ＰＦ、である。
うな準１次元構造も高い内部ドリフト速度を示している
。本発明の電界効果トランジスタに使用することが出来
る高キヤリア移動度を有する有機物質に関する他の例は
、有機金属（ＴＭＴＳＦ）、ＰＦ、である。
Ｇ９発明の効果
本発明によれば、室温及び液体ヘリウム温度で動作し、
高いカットオフ周波数を有するＦＥＴが得られる。
高いカットオフ周波数を有するＦＥＴが得られる。
第１図は本発明による電界効果トランジスタの概略図で
ある。 第２図は種々の薄膜の厚さｄについて、電界Ｅ、の関数
として、バルク材料の電導率に対するビスマス薄膜の電
導率の比を示すグラフである。 出願人 インターナショカル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション代理人 弁理士 頓 宮
孝 −（外１名）
ある。 第２図は種々の薄膜の厚さｄについて、電界Ｅ、の関数
として、バルク材料の電導率に対するビスマス薄膜の電
導率の比を示すグラフである。 出願人 インターナショカル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション代理人 弁理士 頓 宮
孝 −（外１名）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極並びに上記
ゲート電極を上記ソース電極及びドレイン電極から分離
する絶縁体を有する絶縁ゲート電界効果トランジスタに
おいて、 （ａ）バンド・ギャップの大きさが＋０．３ｅＶ乃至−
０．３ｅＶの材料の薄膜が、上記ゲート電極の反対側で
あつて上記ドレイン電極とソース電極との間の上記絶縁
体上に設けられ、 （ｂ）上記ドレイン電極及びソース電極が上記薄膜とオ
ーミック接触し、 （ｃ）上記ゲート電極と上記ソース電極との間に電圧が
加えられる事によつて上記絶縁体に生じる電界が、上記
ドレイン電極とソース電極との間を流れる電流を制御す
るように動作する事を特徴とする電界効果トランジスタ
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH84114118.7 | 1984-11-23 | ||
| EP84114118A EP0182925B1 (en) | 1984-11-23 | 1984-11-23 | Insulated-gate field-effect transistor employing small band-gap material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61128569A true JPS61128569A (ja) | 1986-06-16 |
Family
ID=8192302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60169955A Pending JPS61128569A (ja) | 1984-11-23 | 1985-08-02 | 絶縁ゲ−ト電界効果トランジスタ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0182925B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61128569A (ja) |
| DE (1) | DE3478368D1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8715959D0 (en) * | 1987-07-07 | 1987-08-12 | British Petroleum Co Plc | Field effect transistors |
| US9564493B2 (en) * | 2015-03-13 | 2017-02-07 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Devices having a semiconductor material that is semimetal in bulk and methods of forming the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5812370A (ja) * | 1981-07-15 | 1983-01-24 | Hitachi Ltd | 高分子半導体素子 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3308351A (en) * | 1963-10-14 | 1967-03-07 | Ibm | Semimetal pn junction devices |
-
1984
- 1984-11-23 EP EP84114118A patent/EP0182925B1/en not_active Expired
- 1984-11-23 DE DE8484114118T patent/DE3478368D1/de not_active Expired
-
1985
- 1985-08-02 JP JP60169955A patent/JPS61128569A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5812370A (ja) * | 1981-07-15 | 1983-01-24 | Hitachi Ltd | 高分子半導体素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3478368D1 (en) | 1989-06-29 |
| EP0182925B1 (en) | 1989-05-24 |
| EP0182925A1 (en) | 1986-06-04 |
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