JPS63281464A - 共鳴トンネルトランジスタ - Google Patents
共鳴トンネルトランジスタInfo
- Publication number
- JPS63281464A JPS63281464A JP62117821A JP11782187A JPS63281464A JP S63281464 A JPS63281464 A JP S63281464A JP 62117821 A JP62117821 A JP 62117821A JP 11782187 A JP11782187 A JP 11782187A JP S63281464 A JPS63281464 A JP S63281464A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- base
- collector
- emitter
- intrinsic
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- 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、ペテロ構造を有する共鳴トンネル・トランジ
スタに関するものである。
スタに関するものである。
（従来の技術）
従来、電子の共鳴トンネル現象を利用したトランジスタ
として、第３図に示すエネルギ帯図のものがある。エミ
ッタ１とベース２との間及びベース２とコレクタ３との
間には、同じ厚さのポテンシャル障壁４が２個あり、こ
の障壁４の厚さは、電子がトンネル現象によって通電で
きるように数十又程度であり、ベースの厚さも電子の散
乱などを少なくするために、やはり数十又程度とならて
いる。
として、第３図に示すエネルギ帯図のものがある。エミ
ッタ１とベース２との間及びベース２とコレクタ３との
間には、同じ厚さのポテンシャル障壁４が２個あり、こ
の障壁４の厚さは、電子がトンネル現象によって通電で
きるように数十又程度であり、ベースの厚さも電子の散
乱などを少なくするために、やはり数十又程度とならて
いる。
このトランジスタの動作は次のようになる。
エミッタ１からコレクタ３への電子の移動は、共鳴トン
ネル現象によって行なわれ、ベース２の電位がいくつか
のある値のときに限シ、この共鳴トンネルが可能となり
、その他の電位のときは、電子の移動は起こらない。従
って、エミッタ・コレクタ間に所定の電位差を設けてお
き、ベース電位を制御することによシ、コレクタ電流を
変化させることができる。雑誌［アプライド拳フィジク
ス・レター（Ａｐｐｔ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 ）
Ｊ 、 Ｖｏ１４６、（１９８５）、１６７頁のジョ
ガイ（Ｊｏｇａｉ ）による論文参照〇 この従来の方法では、ベース電極を設けるために、ベー
ス２に不純物を導入する必要があるが、その後の研究に
よシ、このポテンシャル井戸となるベース部分に不純物
をドープすると電子の散乱等により、共鳴トンネル現象
がぼかされてしまい、共鳴トンネルが起こる時と、起こ
らない時のエミ、りからコレクタへの電流の比が小さく
なることが明らかになってきた。
ネル現象によって行なわれ、ベース２の電位がいくつか
のある値のときに限シ、この共鳴トンネルが可能となり
、その他の電位のときは、電子の移動は起こらない。従
って、エミッタ・コレクタ間に所定の電位差を設けてお
き、ベース電位を制御することによシ、コレクタ電流を
変化させることができる。雑誌［アプライド拳フィジク
ス・レター（Ａｐｐｔ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 ）
Ｊ 、 Ｖｏ１４６、（１９８５）、１６７頁のジョ
ガイ（Ｊｏｇａｉ ）による論文参照〇 この従来の方法では、ベース電極を設けるために、ベー
ス２に不純物を導入する必要があるが、その後の研究に
よシ、このポテンシャル井戸となるベース部分に不純物
をドープすると電子の散乱等により、共鳴トンネル現象
がぼかされてしまい、共鳴トンネルが起こる時と、起こ
らない時のエミ、りからコレクタへの電流の比が小さく
なることが明らかになってきた。
（発明が解決しようとすり問題点）
このように従来の方法による共鳴トランジスタは、電流
制御性がよくないことがわがシ、またペース厚が薄いた
めに、ベース抵抗が大きくなるという欠点があった。
制御性がよくないことがわがシ、またペース厚が薄いた
めに、ベース抵抗が大きくなるという欠点があった。
このように従来の共鳴トンネル・トランジスタは、ポテ
ンシャルの井戸部分にベース電極をとる必要があるので
、この井戸部分に不純物をドープしており、そのため電
子が不純物に散乱され共鳴トンネルトランジスタの基本
となる共鳴トンネル現象が弱められており、トランジス
タ動作にとって大きな欠点になっている。
ンシャルの井戸部分にベース電極をとる必要があるので
、この井戸部分に不純物をドープしており、そのため電
子が不純物に散乱され共鳴トンネルトランジスタの基本
となる共鳴トンネル現象が弱められており、トランジス
タ動作にとって大きな欠点になっている。
本発明の目的は、このような欠点を除き、電子の不純物
散乱による影響をなくシ、共鳴トンネル現象の劣化を起
こさずに、ベース電極をとることのできるようにした共
鳴トンネル・トランジスタを提供することにある。
散乱による影響をなくシ、共鳴トンネル現象の劣化を起
こさずに、ベース電極をとることのできるようにした共
鳴トンネル・トランジスタを提供することにある。
（間鱈解決するだめの手段）
本発明の共鳴トンネルトランジスタの構成は、第１の真
性半導体およびこの第１？真性半導体の荷電子帯の上端
エネルギよシ低い伝導帯の下端エネルギをもった第２の
真性半導体を、第２．第１および第２の各真性半導体の
順に組合せ、または第１１第２および第１の各真性半導
体の順に組合せ、かつこれら第１および第２の各真性半
導体の間がそれぞれこれら第１および第２の各真性半導
体の組成を連続的に変化させた合金とした第１、または
第２の構造からな）、この第１の構造の場合前記第１の
真性半導体の厚さを、前記第２の構造の場合前記第２の
真性半導体の厚さを、そこの電子エネルギ準位が離散的
となる程度の厚さとし、これら各構造の両端の真性半導
体にエミッタ電極およびコレクタ電極を設け、中央の真
性半導体にベース電極を設けたことを特徴とする。
性半導体およびこの第１？真性半導体の荷電子帯の上端
エネルギよシ低い伝導帯の下端エネルギをもった第２の
真性半導体を、第２．第１および第２の各真性半導体の
順に組合せ、または第１１第２および第１の各真性半導
体の順に組合せ、かつこれら第１および第２の各真性半
導体の間がそれぞれこれら第１および第２の各真性半導
体の組成を連続的に変化させた合金とした第１、または
第２の構造からな）、この第１の構造の場合前記第１の
真性半導体の厚さを、前記第２の構造の場合前記第２の
真性半導体の厚さを、そこの電子エネルギ準位が離散的
となる程度の厚さとし、これら各構造の両端の真性半導
体にエミッタ電極およびコレクタ電極を設け、中央の真
性半導体にベース電極を設けたことを特徴とする。
（作用）
本発明の共鳴トンネルトランジスタは、２種類の真性半
導体Ａ、Ｂを用いて不純物のドーピングを行なっていな
い。この真性半導体Ａ及びこの真性半導体Ａの荷電子帯
の上端エネルギーよシ低い伝導帯の下端エネルギをもつ
真性半導体Ｂを、 Ｂ −Ａ−ＢまたはＡ−Ｂ−Ａの順
に組合わせ、Ａ−Ｂ間がＡとＢの合金によって連続的に
組成を変えた構成にしている。
導体Ａ、Ｂを用いて不純物のドーピングを行なっていな
い。この真性半導体Ａ及びこの真性半導体Ａの荷電子帯
の上端エネルギーよシ低い伝導帯の下端エネルギをもつ
真性半導体Ｂを、 Ｂ −Ａ−ＢまたはＡ−Ｂ−Ａの順
に組合わせ、Ａ−Ｂ間がＡとＢの合金によって連続的に
組成を変えた構成にしている。
５Ｘ−
従って、Ｂ−Ａ−Ｈの組合わせの場合は、真性半導体Ａ
の荷電子帯の電子が真性半導体Ｂの伝導帯に移動し、半
導体Ｂに電子、半導体Ａにホールが形成される。また、
半導体Ａの領域はホールにとって、ポテンシャルの井戸
となるために、数１０Ｘ程度にすると、０．０５ｅＶ程
度間隔のホールの量子化準位が形成される。とのＢ−Ａ
−Ｂの組合せの場合、半導体Ｂの一方をエミ、り、他方
をコレクタ、半導体Ａをベースとし、エミッタ、コレク
タ間に電位差を与えると、電子はエミツタからベースの
ホールのエネルギ準位を通ってコレクタへと移動するが
、その際に、エミッタからベース。
の荷電子帯の電子が真性半導体Ｂの伝導帯に移動し、半
導体Ｂに電子、半導体Ａにホールが形成される。また、
半導体Ａの領域はホールにとって、ポテンシャルの井戸
となるために、数１０Ｘ程度にすると、０．０５ｅＶ程
度間隔のホールの量子化準位が形成される。とのＢ−Ａ
−Ｂの組合せの場合、半導体Ｂの一方をエミ、り、他方
をコレクタ、半導体Ａをベースとし、エミッタ、コレク
タ間に電位差を与えると、電子はエミツタからベースの
ホールのエネルギ準位を通ってコレクタへと移動するが
、その際に、エミッタからベース。
ベースも１らコレクタへの移動は、共鳴トンネル現象を
利用している。
利用している。
、このベース電位を変化させることによシ、共鳴トンネ
ルが起こる時と、起こらない時があシ、ペース電位によ
ってこれを制御できる。すなわち、ベース電位によって
コレクタ電流を制御できることになる。
ルが起こる時と、起こらない時があシ、ペース電位によ
ってこれを制御できる。すなわち、ベース電位によって
コレクタ電流を制御できることになる。
また、ベースに不純物をドープしていないため６一
に、ベースでの不純物散乱がなく共鳴トンネル現象が弱
められることはない。この共鳴トンネル拳トランジスタ
は、エミッタからコレクタまでの距離を】ｏｏｌ程度ま
で小さくできるために、電子の通電時間を１ピコ秒以下
にでき、超高速のトランジスタが得られる。
められることはない。この共鳴トンネル拳トランジスタ
は、エミッタからコレクタまでの距離を】ｏｏｌ程度ま
で小さくできるために、電子の通電時間を１ピコ秒以下
にでき、超高速のトランジスタが得られる。
（実施例）
次に図面によシ本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の第１の実施例の共鳴トンネルトランジ
スタのエネルギ帯同である。使用する半導体材料として
は、エミッタ及びコレクタにＩｎＡｓベースにＩｎ８ｂ
を用い、エミ、り・ベース間及びベース・コレクタ間は
ＩｎＡｓＳｂの合金によって形成する。この場合、ベー
スのＩｎ８ｂの荷電子帯の電子の一部はエミッタとコレ
クタの伝導帯に移動し、ベースにはホール、エミッタ及
びコレクタには電子が形成される。エミ、ンタからコレ
クタへ共鳴トンネルによって電子が移動するが、その際
に、電子はベースのホールの準位を通過するため、ベー
ス電位によシこの電流を制御できる。
スタのエネルギ帯同である。使用する半導体材料として
は、エミッタ及びコレクタにＩｎＡｓベースにＩｎ８ｂ
を用い、エミ、り・ベース間及びベース・コレクタ間は
ＩｎＡｓＳｂの合金によって形成する。この場合、ベー
スのＩｎ８ｂの荷電子帯の電子の一部はエミッタとコレ
クタの伝導帯に移動し、ベースにはホール、エミッタ及
びコレクタには電子が形成される。エミ、ンタからコレ
クタへ共鳴トンネルによって電子が移動するが、その際
に、電子はベースのホールの準位を通過するため、ベー
ス電位によシこの電流を制御できる。
なお、この他の材料としては、ベースにＩｎＡｓ。
二ミνり及びコレクタにＧａｒｂを用いる場合が掲げら
れる。
れる。
第２図は本発明の第２の実施例のエネルギ帯同である。
この場合は、ＰｎＰ型の共鳴トンネルトランジスタを示
し、材料はベースＩｃ ＩｎＡｓ 、 ｘ ミ、り及び
コレクタにＩｎＳｂやＧａｒｂを用いる場合が掲げられ
る。
し、材料はベースＩｃ ＩｎＡｓ 、 ｘ ミ、り及び
コレクタにＩｎＳｂやＧａｒｂを用いる場合が掲げられ
る。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明による共鳴トンネル・トラ
ンジスタは、共鳴トンネル現象を弱めることなく、ベー
ス電極を形成することができる。
ンジスタは、共鳴トンネル現象を弱めることなく、ベー
ス電極を形成することができる。
エミッタからコレクタまでの距離は、１００Ｘ程度にす
ることができるだめ、高速動作のトランジスタが得られ
る。
ることができるだめ、高速動作のトランジスタが得られ
る。
第１図及び第２図は本発明の第１および第２の実施例の
ｎＰｎ型及びＰｎＰ型の共鳴トンネル・トランジスタの
エネルギ帯同、第３図は従来の共鳴トンネル・トランジ
スタの一例のエネルギ帯同である。 １・・・・・・エミッタ、２・・・・・・ベース、３・
・・・・・コレクタ、４・・・・・・ポテンシャル障壁
。 代理人 弁理士 内 原 晋′、ヲー騰４′
ｎＰｎ型及びＰｎＰ型の共鳴トンネル・トランジスタの
エネルギ帯同、第３図は従来の共鳴トンネル・トランジ
スタの一例のエネルギ帯同である。 １・・・・・・エミッタ、２・・・・・・ベース、３・
・・・・・コレクタ、４・・・・・・ポテンシャル障壁
。 代理人 弁理士 内 原 晋′、ヲー騰４′
Claims (1)
- 第１の真性半導体およびこの第１の真性半導体の荷電
子帯の上端エネルギにより低い伝導帯の下端エネルギを
もった第２の真性半導体を、第２，第１および第２の各
真性半導体の順に組合せ、または第１，第２および第１
の各真性半導体の順に組合せ、かつこれら第１および第
２の各真性半導体の間がそれぞれこれら第１および第２
の各真性半導体の組成を連続的に変化させた合金とした
第１、または第２の構造からなり、この第１の構造の場
合前記第１の真性半導体の厚さを、前記第２の構造の場
合前記第２の真性半導体の厚さを、そこの電子エネルギ
準位が離散的となる程度の厚さとし、これら各構造の両
端の真性半導体にエミッタ電極およびコレクタ電極を設
け、中央の真性半導体にベース電極を設けたことを特徴
とする共鳴トンネルトランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62117821A JPS63281464A (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 共鳴トンネルトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62117821A JPS63281464A (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 共鳴トンネルトランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63281464A true JPS63281464A (ja) | 1988-11-17 |
Family
ID=14721088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62117821A Pending JPS63281464A (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 共鳴トンネルトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63281464A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0545381A3 (ja) * | 1991-12-02 | 1994-02-02 | Nec Corp | |
| WO2001031685A3 (en) * | 1999-10-28 | 2002-01-10 | Hrl Lab | InPSb/InAs BJT DEVICE AND METHOD OF MAKING |
-
1987
- 1987-05-13 JP JP62117821A patent/JPS63281464A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0545381A3 (ja) * | 1991-12-02 | 1994-02-02 | Nec Corp | |
| WO2001031685A3 (en) * | 1999-10-28 | 2002-01-10 | Hrl Lab | InPSb/InAs BJT DEVICE AND METHOD OF MAKING |
| US6482711B1 (en) | 1999-10-28 | 2002-11-19 | Hrl Laboratories, Llc | InPSb/InAs BJT device and method of making |
| US6806512B2 (en) | 1999-10-28 | 2004-10-19 | Hrl Laboratories, Llc | InPSb/InAs BJT device and method of making |
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