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JP3407264B2 - Single electron transistor - Google Patents
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JP3407264B2 - Single electron transistor - Google Patents

Single electron transistor

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JP3407264B2
JP3407264B2 JP05509895A JP5509895A JP3407264B2 JP 3407264 B2 JP3407264 B2 JP 3407264B2 JP 05509895 A JP05509895 A JP 05509895A JP 5509895 A JP5509895 A JP 5509895A JP 3407264 B2 JP3407264 B2 JP 3407264B2
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    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/40FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels
    • H10D30/402Single electron transistors; Coulomb blockade transistors

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、単電子トランジスタに
関する。 【0002】従来、図2を伴って次に述べる単電子トラ
ンジスタが提案されている。 【0003】すなわち、内部に積層方向と直交する面に
沿って延長している2次元電子ガス層6を形成している
化合物半導体積層体1を有する。 【0004】この場合、化合物半導体積層体1は、
(a)n型を与える不純物またはp型を与える不純物の
いずれも意図的に導入していない化合物半導体基板乃至
層2と、(b)その化合物半導体基板乃至層2に比し高
い伝導帯の下端を有し且つn型を与える不純物またはp
型を与える不純物のいずれも意図的に導入していないと
ともに比較的薄い厚さの化合物半導体層3と、(c)化
合物半導体基板乃至層2に比し高い伝導帯の下端を有し
且つn型を与える不純物を導入しているとともに比較的
薄い厚さの化合物半導体層4とが、化合物半導体基板乃
至層2と化合物半導体層3との間にヘテロ接合5を形成
し且つ化合物半導体基板乃至層2のヘテロ接合5側に2
次元電子ガス層6を形成するように、それらの順に積層
されている構成を有すものとし得る。 【0005】また、化合物半導体積層体1上に、2次元
電子ガス層6と接触するように設けられているソース電
極7S及びドレイン電極7D(図2Bでは省略されてい
る)を有する。 【0006】この場合、ソース電極7S及びドレイン電
極7Dは、化合物半導体積層体1上に、それらソース電
極7S及びドレイン電極7Dの材料が化合物半導体基板
乃至層2内に終絡する深さに延長するように付されてい
るものとし得る。 【0007】さらに、化合物半導体積層体1に、2次元
電子ガス層6からソース電極7D側のソース側2次元電
子ガス領域10Sとドレイン電極7D側のドレイン側2
次元電子ガス領域10Dとソース側2次元電子ガス領域
10S及びドレイン側2次元電子ガス領域10D間のド
ット状2次元電子ガス領域10Tとを空乏層11によっ
て形成しているまたは形成するように設けられている2
次元電子ガス領域形成手段12とを有する。 【0008】この場合、2次元電子ガス領域形成手段1
2は、化合物半導体積層体1上に、それとの間で化合物
半導体積層体1内に拡がる空乏層を形成するショットキ
接合を形成するように形成されているショットキ電極1
3と、化合物半導体積層体1上に、それとの間で化合物
半導体積層体1内に拡がる空乏層を形成するショットキ
接合を形成するように、遊端がショットキ電極13のソ
ース電極7S側の端に対向するように延長しているショ
ットキ電極14と、化合物半導体積層体1上に、それと
の間で化合物半導体積層体1内に拡がる空乏層を形成す
るショットキ接合を形成するように、遊端がショットキ
電極13のドレイン電極7D側の端に対向するように延
長しているショットキ電極15と、化合物半導体積層体
1上に、それとの間で化合物半導体積層体1内に拡がる
空乏層を形成するショットキ接合を形成するように、遊
端がショットキ電極13のソース電極7S側の端に対向
するように延長しているショットキ電極16とを有す
る。 【0009】また、化合物半導体積層体1に、ドット状
2次元電子ガス領域10Tにおける電子数を空乏層によ
って制御し、それによってソース電極7S及びドレイン
電極7D間に、単電子が、ソース側2次元電子ガス領域
10S、2次元電子ガス領域形成手段12の空乏層11
のソース側2次元電子ガス領域10S及びドット状2次
元電子ガス領域10T間でなるソース側トンネル障壁1
8S、ドット状2次元電子ガス領域10T、2次元電子
ガス領域形成手段12の空乏層11のドット状2次元電
子ガス領域10T及びドレイン側2次元電子ガス領域間
10Dでなるドレイン側トンネル障壁18D、及びドレ
イン側2次元電子ガス領域10Dを介して移動するのを
制御するように設けられた単電子移動制御手段17とを
有する。 【0010】この場合、単電子移動制御手段17は、上
述した2次元電子ガス領域形成手段12を構成している
ショットキ電極16を有する。 【0011】以上が、従来提案されている単電子トラン
ジスタの構成である。 【0012】このような構成を有する従来の単電子トラ
ンジスタによれば、2次元電子ガス領域形成手段12が
有するショットキ電極13及びソース電極7S間、2次
元電子ガス領域形成手段12が有するショットキ電極1
4及びソース電極7S間、2次元電子ガス領域形成手段
12が有するショットキ電極15及びソース電極7S
間、及び2次元電子ガス領域形成手段12が有するショ
ットキ電極16及びソース電極7S間に、それぞれ所要
のバイアス電圧を印加すればまたはある場合は印加しな
くても、上述したソース側2次元電子ガス領域10S、
ドレイン側2次元電子ガス領域10D、及びそれらソー
ス側2次元電子ガス領域10S及びドレイン側2次元電
子ガス領域10D間のドット状2次元電子ガス領域10
Tが形成されまたは形成されている。 【0013】また、このような状態から、単電子移動度
制御手段17が有するショットキ電極16及びソース電
極7S間に制御用電圧を印加すれば(上述したバイアス
電圧に印加している場合、それに重畳して)、その制御
用電圧に応じて、ショットキ電極16のショットキ接合
からの空乏層の拡がりが制御されることによって、ドッ
ト状2次元電子ガス領域10Tの大きさが制御され、従
って、ドット状2次元電子ガス領域10Tでの電子数が
制御される。 【0014】以上のことから、図2に示す従来の単電子
トランジスタによれば、単電子トランジスタとしての機
能を呈する。 【0015】 【発明が解決しようとする課題】図2に示す従来の単電
子トランジスタの場合、ソース側2次元電子ガス領域1
0S、ドレイン側2次元電子ガス領域10D及びドット
状2次元電子ガス領域10Tを形成しているまたは形成
する2次元電子ガス領域形成手段12が、4つのショッ
トキ電極13、14、15及び16という多くのショッ
トキ電極を有して構成されているので、ソース側2次元
電子ガス領域10S、ドレイン側2次元電子ガス領域1
0D及びドット状2次元電子ガス領域10Tを形成して
いるまたは形成するのに困難を伴う。このことは、単電
子トランジスタとしての機能を高い効率で得べく、ドッ
ト状2次元電子ガス領域10Tが微細に形成されまたは
形成されているものにしようとすれば、なおさらであ
る。 【0016】また、2次元電子ガス領域形成手段12を
構成しているショットキ電極13及びショットキ電極1
4中のいずれか一方または双方とソース電極7Sとの間
にバイアス電圧を印加するとして、そのバイアス電圧を
調整すれば、空乏層11のソース側2次元電子ガス領域
10S及びドット状2次元電子ガス領域10T間でなる
ソース側トンネル障壁18Sの長さ、従ってそのソース
側トンネル障壁18Sを電子が透過する透過率を制御す
ることができ、また、2次元電子ガス領域形成手段12
を構成しているショットキ電極13及びショットキ電極
15中のいずれか一方または双方とソース電極7Sとの
間にバイアス電圧を印加するとして、そのバイアス電圧
を調整すれば、空乏層11のドレイン側2次元電子ガス
領域10D及びドット状2次元電子ガス領域10T間で
なるドレイン側トンネル障壁18Dの長さ、従ってその
ドレイン側トンネル障壁18Dを電子が透過する透過率
を制御することができるが、このようにすれば、ドット
状2次元電子ガス領域10Tの大きさ、従ってドット状
2次元電子ガス領域10Tでの電子数が比較的大きく変
更し、また、単電子移動制御手段17を構成しているシ
ョットキ電極16及びソース電極7S間の制御電圧によ
って、ドット状2次元電子ガス領域10Tの大きさ、従
ってドット状2次元電子ガス領域10Tでの電子数を制
御すれば、上述したソース側トンネル障壁10S及びド
レイン側トンネル障壁10Dの双方の長さが比較的大き
く変更することから、単電子トランジスタとしての機能
を、所期の機能で、容易に得ることができない、という
欠点を有していた。 【0017】よって、本発明は、上述した欠点のない、
新規な単電子トランジスタを提案せんとするものであ
る。 【0018】 【課題を解決するための手段】本発明による単電子トラ
ンジスタは、図2に示す従来の単電子トランジスタの場
合と同様に、(i)内部に積層方向と直交する面に沿っ
て延長している2次元電子ガス層を形成している化合物
半導体積層体と、(ii)その化合物半導体積層体に、
上記2次元電子ガス層と接触するように設けられている
ソース電極及びドレイン電極と、(iii)上記化合物
半導体積層体に、上記2次元電子ガス層から上記ソース
電極側のソース側2次元電子ガス領域と上記ドレイン電
極側のドレイン側2次元電子ガス領域と上記ソース側2
次元電子ガス領域及びドレイン側2次元電子ガス領域間
のドット状2次元電子ガス領域とを空乏層によって形成
しているまたは形成するように設けられている2次元電
子ガス領域形成手段と、(iv)上記化合物半導体積層
体に、上記ドット状2次元電子ガス領域における電子数
を空乏層によって制御し、それによって上記ソース電極
及びドレイン電極間に、単電子が、上記ソース側2次元
電子ガス領域、上記2次元電子ガス領域形成手段の上記
空乏層の上記ソース側2次元電子ガス領域及び上記ドッ
ト状2次元電子ガス領域間でなるソース側トンネル障
壁、上記ドット状2次元電子ガス領域、上記2次元電子
ガス領域形成手段の上記空乏層の上記ドット状2次元電
子ガス領域及びドレイン側2次元電子ガス領域間でなる
ドレイン側トンネル障壁、及び上記ドレイン側2次元電
子ガス領域を介して移動するのを制御するように設けら
れている単電子移動制御手段とを有する。 【0019】しかしながら、本発明による単電子トラン
ジスタは、このような構成を有する単電子トランジスタ
において、(v)上記2次元電子ガス領域形成手段が、
上記化合物半導体積層体内に、上記化合物半導体積層体
内に上方からみて上記2次元電子ガス層の上記ソース電
極及び上記ドレイン電極との接触領域を挟むように延長
している線状乃至帯状の第1及び第2の空乏層がそれぞ
れ形成されるように第1及び第2のイオン注入領域によ
ってそれぞれ形成されている線乃至帯状の第1及び第2
の空乏層形成領域と、上記化合物半導体積層体上に、上
方からみて、ともに上記第1及び第2の空乏層形成領域
を横切って延長し且つ上記化合物半導体積層体との間で
上記化合物半導体積層体内に拡がる複数の空乏層をそれ
ぞれ形成する複数のショットキ接合をそれぞれ形成する
ように形成されている複数のショットキ電極とを有し、
また、上記単電子移動制御手段が、上記化合物半導体積
層体に、上方からみて、上記2次元電子ガス層と上記第
1の空乏層形成領域からみて上記第1及び第2の空乏層
形成領域間の領域側とは反対側において接触するように
設けられている第1の制御用電極と、上記化合物半導体
積層体に、上方からみて、上記2次元電子ガス層と上記
第2の空乏層形成領域からみて上記第1及び第2の空乏
層形成領域間の領域側とは反対側において接触するよう
に設けられている第2の制御用電極とのうちのいずれか
一方または双方を有する。 【0020】 【作用・効果】本発明による単電子トランジスタによれ
ば、図2で前述した従来の単電子トランジスタの場合と
同様に、2次元電子ガス領域形成手段によって、ソース
側2次元電子ガス領域、ドレイン側2次元電子ガス領
域、及びそれらソース側2次元電子ガス領域及びドレイ
ン側2次元電子ガス領域間のドット状2次元電子ガス領
域が形成されまたは形成されている。 【0021】また、このような状態から、図2で前述し
た従来の単電子トランジスタの場合と同様に、単電子移
動度制御手段によって、ドット状2次元電子ガス領域の
大きさが制御され、従って、ドット状2次元電子ガス領
域での電子数が制御される。 【0022】以上のことから、本発明による単電子トラ
ンジスタによれば、図2で前述した従来の単電子トラン
ジスタの場合と同様に、単電子トランジスタとしての機
能を呈する。 【0023】しかしながら、本発明による単電子トラン
ジスタの場合、ソース側2次元電子ガス領域、ドレイン
側2次元電子ガス領域及びドット状2次元電子ガス領域
を形成しているまたは形成する2次元電子ガス領域形成
手段が、第1及び第2の空乏層形成領域と複数のショッ
トキ電極とで構成されているので、ソース側2次元電子
ガス領域、ドレイン側2次元電子ガス領域及びドット状
2次元電子ガス領域を形成しているまたは形成するの
が、図2に示す従来の単電子トランジスタの場合に比し
容易である。また、このため、単電子トランジスタとし
ての機能を高い効率で得べく、ドット状2次元電子ガス
領域をより微細に形成することができる。 【0024】また、2次元電子ガス領域形成手段12を
構成している一のショットキ電極とソース電極との間に
バイアス電圧を印加するとして、そのバイアス電圧を調
整すれば、その一のショットキ電極のショットキ接合か
ら拡がっている空乏層であるソース側2次元電子ガス領
域及びドット状2次元電子ガス領域間のソース側トンネ
ル障壁の長さ、従ってそのソース側トンネル障壁を電子
が透過する透過率を制御することができ、また、他のシ
ョットキ電極とソース電極との間にバイアス電圧を印加
するとして、そのバイアス電圧を調整すれば、その他の
ショットキ電極のショットキ接合から拡がっている空乏
層のドレイン側2次元電子ガス領域及びドット状2次元
電子ガス領域間でなるドレイン側トンネル障壁の長さ、
従ってそのドレイン側トンネル障壁を電子が透過する透
過率を制御することができ、そして、この場合、ドット
状2次元電子ガス領域の大きさ、従ってドット状2次元
電子ガス領域での電子数が変更するとしても、その変更
が、図2で前述した従来の単電子トランジスタの場合に
比し格段的に小さく、また、単電子移動制御手段を構成
している制御用電極とソース電極との間の制御電圧によ
って、ドット状2次元電子ガス領域の大きさ、従ってド
ット状2次元電子ガス領域での電子数を制御しても、上
述したソース側トンネル障壁及びドレイン側トンネル障
壁の双方の長さが実質的に変更することはなく、よっ
て、単電子トランジスタとしての機能を、所期の機能
で、図2で前述した従来の単電子トランジスタの場合に
比し、容易に得ることができる。 【0025】 【実施例】次に、図1を伴って本発明による単電子トラ
ンジスタの実施例を述べよう。 【0026】図1において、図2との対応部分には同一
符号を付して示す。 【0027】すなわち、図2で前述した従来の単電子ト
ランジスタの場合と同様に、内部に積層方向と直交する
面に沿って延長している2次元電子ガス層6を形成して
いる化合物半導体積層体1を有する。 【0028】この場合、化合物半導体積層体1は、図2
で前述した従来の単電子トランジスタの場合と同様に、
(a)n型を与える不純物またはp型を与える不純物の
いずれも意図的に導入していない化合物半導体基板乃至
層2と、(b)その化合物半導体基板乃至層2に比し高
い伝導帯の下端を有し且つn型を与える不純物またはp
型を与える不純物のいずれも意図的に導入していないと
ともに比較的薄い厚さの化合物半導体層3と、(c)化
合物半導体基板乃至層2に比し高い伝導帯の下端を有し
且つn型を与える不純物を導入しているとともに比較的
薄い厚さの化合物半導体層4とが、化合物半導体基板乃
至層2と化合物半導体層3との間にヘテロ接合5を形成
し且つ化合物半導体基板乃至層2のヘテロ接合5側に2
次元電子ガス層6を形成するように、それらの順に積層
されている構成を有すものとし得る。 【0029】また、化合物半導体積層体1上に、図2で
前述した従来の単電子トランジスタの場合と同様に、2
次元電子ガス層6と接触するように設けられているソー
ス電極7S及びドレイン電極7D(図1Bでは省略され
ている)を有する。 【0030】この場合、ソース電極7S及びドレイン電
極7Dは、図2で前述した従来の単電子トランジスタの
場合と同様に、化合物半導体積層体1上に、それらソー
ス電極7S及びドレイン電極7Dの材料が化合物半導体
基板乃至層2内に終絡する深さに延長するように付され
ているものとし得る。 【0031】さらに、化合物半導体積層体1に、図2で
前述した従来の単電子トランジスタの場合に準じて、2
次元電子ガス層6からソース電極7D側のソース側2次
元電子ガス領域10Sとドレイン電極7D側のドレイン
側2次元電子ガス領域10Dとソース側2次元電子ガス
領域10S及びドレイン側2次元電子ガス領域10D間
のドット状2次元電子ガス領域10Tとを空乏層11に
よって形成しているまたは形成するように設けられてい
る2次元電子ガス領域形成手段12とを有する。 【0032】この場合、2次元電子ガス領域形成手段1
2は、化合物半導体積層体1内に、化合物半導体積層体
1内に上方からみて2次元電子ガス層6のソース電極7
S及びドレイン電極7Dとの接触領域を挟むように延長
している線状乃至帯状の第1及び第2の空乏層21及び
24がそれぞれ形成されるように第1及び第2のイオン
注入領域20及び23によってそれぞれ形成されている
線乃至帯状の第1及び第2の空乏層形成領域22及び2
5と、化合物半導体積層体1上に、上方からみて、とも
に第1及び第2の空乏層形成領域22及び25を横切っ
て延長し且つ化合物半導体積層体1との間で化合物半導
体積層体1内に拡がる複数の空乏層をそれぞれ形成する
複数のショットキ接合をそれぞれ形成するように形成さ
れている複数例えば2つののショットキ電極26及び2
7とを有する。また、単電子移動制御手段17が、化合
物半導体積層体1に、上方からみて、2次元電子ガス層
6と第1の空乏層形成領域21からみて第1及び第2の
空乏層形成領域22及び25間の領域側とは反対側の領
域28Aにおいて接触するように設けられている第1の
制御用電極29Aと、化合物半導体積層体1に、上方か
らみて、2次元電子ガス層6と第2の空乏層形成領域2
5からみて第1及び第2の空乏層形成領域22及び25
間の領域側とは反対側の領域28Bにおいて接触するよ
うに設けられている第2の制御用電極29Bとのうちの
いずれか一方または双方(図においては双方)を有す
る。 【0033】以上が、本発明による単電子トランジスタ
の実施例の構成である。 【0034】このような構成を有する本発明による単電
子トランジスタによれば、2次元電子ガス領域形成手段
12が有するショットキ電極26及びソース電極7S
間、及び2次元電子ガス領域形成手段12が有するショ
ットキ電極27及びソース電極7S間にそれぞれ所要の
バイアス電圧を印加すればまたはある場合は印加しなく
ても、上述したソース側2次元電子ガス領域10S、ド
レイン側2次元電子ガス領域10D、及びそれらソース
側2次元電子ガス領域10S及びドレイン側10D間の
ドット状2次元電子ガス領域10Tが形成されまたは形
成されている。 【0035】また、このような状態から、単電子移動度
制御手段17が有する第1の制御用電極29A及びソー
ス電極7S間、及び第2の制御用電極29B及びソース
電極7S間中のいずれか一方または双方にそれぞれ制御
用電圧を印加すれば、その制御用電圧に応じて、空乏層
形成領域22の空乏層20の拡がり及び空乏層形成領域
25の空乏層24の拡がりが制御されることによって、
ドット状2次元電子ガス領域10Tの大きさが制御さ
れ、従って、ドット状2次元電子ガス領域10Tでの電
子数が制御される。 【0036】以上のことから、図1に示す本発明による
単電子トランジスタの場合も、図2に示す従来の単電子
トランジスタの場合と同様に、単電子トランジスタとし
ての機能を呈する。 【0037】しかしながら、図1に示す本発明による単
電子トランジスタの場合、ソース側2次元電子ガス領域
10S、ドレイン側2次元電子ガス領域10D及びドッ
ト状2次元電子ガス領域10Tを形成している2次元電
子ガス領域形成手段12が、第1及び第2の空乏層形成
領域22及び25とショットキ電極26及び27とを有
して構成されているので、ソース側2次元電子ガス領域
10S、ドレイン側2次元電子ガス領域10D及びドッ
ト状2次元電子ガス領域10Tを形成しているまたは形
成するのが、図2に示す従来の単電子トランジスタの場
合に比し容易である。また、このため、単電子トランジ
スタとしての機能を高い効率で得べく、ドット状2次元
電子ガス領域10Tをより微細に形成することができ
る。 【0038】また、2次元電子ガス領域形成手段12を
構成しているショットキ電極26とソース電極7Sとの
間にバイアス電圧を印加するとして、そのバイアス電圧
を調整すれば、ショットキ電極26のショットキ接合か
ら拡がっている空乏層でなるソース側2次元電子ガス領
域10S及びドット状2次元電子ガス領域10T間のソ
ース側トンネル障壁18Sの長さ、従ってそのソース側
トンネル障壁18Sを電子が透過する透過率を制御する
ことができ、また、ショットキ電極27とソース電極7
Sとの間にバイアス電圧を印加するとして、そのバイア
ス電圧を調整すれば、ショットキ電極27のショットキ
接合から拡がっている空乏層でなるドレイン側2次元電
子ガス領域10D及びドット状2次元電子ガス領域10
T間のドレイン側トンネル障壁18Dの長さ、従ってそ
のドレイン側トンネル障壁18Dを電子が透過する透過
率を制御することができ、そして、この場合、ドット状
2次元電子ガス領域10Tの大きさ、従ってドット状2
次元電子ガス領域10Tでの電子数が変更するとして
も、その変更が図2で前述した従来の単電子トランジス
タの場合に比し、格段的に小さく、また、単電子移動制
御手段17を構成している制御用電極29A及び29B
中のいずれか一方または双方とソース電極7Sとの間の
制御電圧によって、ドット状2次元電子ガス領域10T
の大きさ、従ってドット状2次元電子ガス領域10Tで
の電子数を制御しても、上述したソース側トンネル障壁
10S及びドレイン側トンネル障壁10Dの双方の長さ
が実質的に変更することはなく、よって、単電子トラン
ジスタとしての機能を、所期の機能で、図2で前述した
従来の単電子トランジスタの場合に比し、容易に得るこ
とができる。 【0039】なお、上述においては、本発明による単電
子トランジスタの1つの実施例を示したに留まり、本発
明の精神を脱することなしに種々の変型、変更をなし得
るであろう。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single-electron transistor. Conventionally, a single-electron transistor described below with reference to FIG. 2 has been proposed. That is, there is provided a compound semiconductor laminate 1 in which a two-dimensional electron gas layer 6 extending along a plane perpendicular to the laminating direction is formed. In this case, the compound semiconductor laminate 1 is
(A) a compound semiconductor substrate or layer 2 into which neither an impurity imparting n-type or an impurity imparting p-type is intentionally introduced, and (b) a lower end of a conduction band higher than the compound semiconductor substrate or layer 2 Or n-type impurity or p
A compound semiconductor layer 3 which does not intentionally introduce any of the type-imparting impurities and has a relatively thin thickness, and (c) a lower end of a conduction band higher than that of the compound semiconductor substrate or layer 2 and which is n-type. And the compound semiconductor layer 4 having a relatively small thickness forms a heterojunction 5 between the compound semiconductor substrate or the layer 2 and the compound semiconductor layer 3 and has a relatively small thickness. 2 on the heterojunction 5 side of
It may have a configuration in which the three-dimensional electron gas layer 6 is stacked in that order so as to form the three-dimensional electron gas layer 6. Further, a source electrode 7S and a drain electrode 7D (not shown in FIG. 2B) are provided on the compound semiconductor laminate 1 so as to be in contact with the two-dimensional electron gas layer 6. In this case, the source electrode 7S and the drain electrode 7D extend on the compound semiconductor laminate 1 to a depth where the material of the source electrode 7S and the drain electrode 7D terminates in the compound semiconductor substrate or the layer 2. May be attached as follows. Further, the source-side two-dimensional electron gas region 10S on the source electrode 7D side and the drain side 2 on the drain electrode 7D side are formed on the compound semiconductor laminate 1 from the two-dimensional electron gas layer 6.
The two-dimensional electron gas region 10D and the dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T between the source-side two-dimensional electron gas region 10S and the drain-side two-dimensional electron gas region 10D are formed or formed so as to be formed by the depletion layer 11. 2
Two-dimensional electron gas region forming means 12. In this case, the two-dimensional electron gas region forming means 1
Reference numeral 2 denotes a Schottky electrode 1 formed on the compound semiconductor laminate 1 so as to form a Schottky junction between the compound semiconductor laminate 1 and a depletion layer extending into the compound semiconductor laminate 1.
3 and the free end of the Schottky electrode 13 on the source electrode 7S side so as to form a Schottky junction between the compound semiconductor stack 1 and the depletion layer extending into the compound semiconductor stack 1 between the compound semiconductor stack 1 and the compound semiconductor stack 1. The free ends of the Schottky electrode 14 are extended so as to face each other, and a Schottky junction is formed between the Schottky electrode 14 and the compound semiconductor laminate 1 to form a depletion layer extending into the compound semiconductor laminate 1. A Schottky electrode 15 extending so as to face an end of the electrode 13 on the drain electrode 7D side, and a Schottky junction between the compound semiconductor laminate 1 and a depletion layer extending in the compound semiconductor laminate 1 between the Schottky electrode 15 and the Schottky electrode 15. And a Schottky electrode 16 extending so that the free end is opposed to the end of the Schottky electrode 13 on the side of the source electrode 7S. In the compound semiconductor laminate 1, the number of electrons in the dot-like two-dimensional electron gas region 10T is controlled by a depletion layer, so that a single electron is generated between the source electrode 7S and the drain electrode 7D on the source side in two dimensions. Electron gas region 10S, depletion layer 11 of two-dimensional electron gas region forming means 12
Source-side tunnel barrier 1 formed between the source-side two-dimensional electron gas region 10S and the dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T of FIG.
8S, a dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T, a drain-side tunnel barrier 18D composed of a dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T of the depletion layer 11 of the depletion layer 11 of the two-dimensional electron gas region forming means 12 and a drain-side two-dimensional electron gas region 10D. And a single electron transfer control means 17 provided to control movement through the two-dimensional drain-side electron gas region 10D. In this case, the single electron transfer control means 17 has the Schottky electrode 16 which constitutes the two-dimensional electron gas region forming means 12 described above. The above is the configuration of the conventionally proposed single-electron transistor. According to the conventional single-electron transistor having such a structure, between the Schottky electrode 13 and the source electrode 7S of the two-dimensional electron gas region forming means 12, the Schottky electrode 1 of the two-dimensional electron gas region forming means 12 is provided.
4 and the source electrode 7S, the Schottky electrode 15 and the source electrode 7S of the two-dimensional electron gas region forming means 12
The above-described source-side two-dimensional electron gas can be applied between the Schottky electrode 16 and the source electrode 7S of the two-dimensional electron gas region forming means 12 with or without applying a required bias voltage. Area 10S,
The two-dimensional electron gas region 10D on the drain side and the two-dimensional electron gas region 10S between the source side two-dimensional electron gas region 10S and the two-dimensional electron gas region on the drain side 10D
T is formed or formed. From such a state, if a control voltage is applied between the Schottky electrode 16 and the source electrode 7S of the single electron mobility control means 17 (when applied to the above-mentioned bias voltage, it is superimposed on it). Then, by controlling the spread of the depletion layer from the Schottky junction of the Schottky electrode 16 according to the control voltage, the size of the dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T is controlled. The number of electrons in the two-dimensional electron gas region 10T is controlled. As described above, the conventional single-electron transistor shown in FIG. 2 has a function as a single-electron transistor. [0015] In the case of the conventional single-electron transistor shown in FIG.
0S, the two-dimensional electron gas region forming means 12 which forms or forms the drain-side two-dimensional electron gas region 10D and the dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T is composed of four Schottky electrodes 13, 14, 15, and 16 in many cases. , The source-side two-dimensional electron gas region 10S and the drain-side two-dimensional electron gas region 1S.
The formation or formation of the two-dimensional electron gas region 10T is difficult. This is even more so if the dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T is to be formed finely or formed in order to obtain the function as a single-electron transistor with high efficiency. Further, the Schottky electrode 13 and the Schottky electrode 1 constituting the two-dimensional electron gas region forming means 12 are formed.
4, a source-side two-dimensional electron gas region 10S of the depletion layer 11 and a dot-shaped two-dimensional electron gas are adjusted by applying a bias voltage between one or both of them and the source electrode 7S. The length of the source-side tunnel barrier 18S between the regions 10T, that is, the transmittance of electrons passing through the source-side tunnel barrier 18S, can be controlled.
A bias voltage is applied between one or both of the Schottky electrode 13 and the Schottky electrode 15 and the source electrode 7S, and if the bias voltage is adjusted, the two-dimensional drain side of the depletion layer 11 can be adjusted. The length of the drain-side tunnel barrier 18D formed between the electron gas region 10D and the dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T, that is, the transmittance of electrons passing through the drain-side tunnel barrier 18D can be controlled. Then, the size of the dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T, that is, the number of electrons in the dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T is changed relatively large, and the Schottky electrode constituting the single electron transfer control means 17 is changed. The size of the dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T, and therefore the dot-shaped secondary If the number of electrons in the electron gas region 10T is controlled, the lengths of both the source-side tunnel barrier 10S and the drain-side tunnel barrier 10D described above are changed relatively large, so that the function as a single-electron transistor is expected. However, there is a drawback that the function cannot be easily obtained. Thus, the present invention is free of the above-mentioned disadvantages,
It proposes a new single-electron transistor. The single-electron transistor according to the present invention has the same structure as that of the conventional single-electron transistor shown in FIG. 2, (i) extending inside along a plane orthogonal to the laminating direction. A compound semiconductor laminate forming a two-dimensional electron gas layer, and (ii) the compound semiconductor laminate,
A source electrode and a drain electrode provided to be in contact with the two-dimensional electron gas layer; and (iii) a source-side two-dimensional electron gas on the source electrode side from the two-dimensional electron gas layer on the compound semiconductor laminate. Region, the drain-side two-dimensional electron gas region on the drain electrode side, and the source side 2
A two-dimensional electron gas region forming means which forms or is provided so as to form a two-dimensional electron gas region and a dot-like two-dimensional electron gas region between the drain-side two-dimensional electron gas region by a depletion layer; In the compound semiconductor laminate, the number of electrons in the dot-shaped two-dimensional electron gas region is controlled by a depletion layer, whereby a single electron is generated between the source electrode and the drain electrode in the source-side two-dimensional electron gas region. A source-side tunnel barrier between the source-side two-dimensional electron gas region and the dot-shaped two-dimensional electron gas region of the depletion layer of the two-dimensional electron gas region forming means; the dot-shaped two-dimensional electron gas region; A drain-side tunnel formed between the dot-shaped two-dimensional electron gas region and the drain-side two-dimensional electron gas region of the depletion layer of the electron gas region forming means; Walls, and having a single electron transfer control means provided to control the movement via the drain-side two-dimensional electron gas region. However, the single-electron transistor according to the present invention is the same as the single-electron transistor having the above-mentioned structure, except that (v) the two-dimensional electron gas region forming means is:
In the compound semiconductor laminate, first to linear and band-like extending extending so as to sandwich a contact region of the two-dimensional electron gas layer with the source electrode and the drain electrode when viewed from above in the compound semiconductor laminate. The first and second lines or bands formed by the first and second ion-implanted regions, respectively, so that the second depletion layer is formed respectively.
A depletion layer forming region, and the compound semiconductor laminate, extending from above, both across the first and second depletion layer forming regions as viewed from above and between the compound semiconductor laminate. A plurality of Schottky electrodes formed so as to form a plurality of Schottky junctions respectively forming a plurality of depletion layers extending in the body,
In addition, the single electron transfer control means may be provided on the compound semiconductor laminate between the two-dimensional electron gas layer and the first depletion layer formation region when viewed from above, when viewed from above. A first control electrode provided so as to be in contact with a region opposite to the region side, and the two-dimensional electron gas layer and the second depletion layer forming region, as viewed from above, on the compound semiconductor laminate. It has one or both of a second control electrode provided so as to be in contact with the region opposite to the region between the first and second depletion layer formation regions. According to the single electron transistor of the present invention, the source-side two-dimensional electron gas region is formed by the two-dimensional electron gas region forming means in the same manner as in the case of the conventional single electron transistor described above with reference to FIG. , A drain-side two-dimensional electron gas region, and a dot-like two-dimensional electron gas region between the source-side two-dimensional electron gas region and the drain-side two-dimensional electron gas region. From such a state, the size of the dot-shaped two-dimensional electron gas region is controlled by the single electron mobility control means, as in the case of the conventional single electron transistor described above with reference to FIG. The number of electrons in the dot-shaped two-dimensional electron gas region is controlled. As described above, according to the single-electron transistor of the present invention, it functions as a single-electron transistor as in the case of the conventional single-electron transistor described above with reference to FIG. However, in the case of the single-electron transistor according to the present invention, the two-dimensional electron gas region forming or forming the source-side two-dimensional electron gas region, the drain-side two-dimensional electron gas region, and the dot-shaped two-dimensional electron gas region. Since the forming means includes the first and second depletion layer forming regions and the plurality of Schottky electrodes, the source-side two-dimensional electron gas region, the drain-side two-dimensional electron gas region, and the dot-shaped two-dimensional electron gas region Is easier to form than in the conventional single-electron transistor shown in FIG. Therefore, in order to obtain the function as a single-electron transistor with high efficiency, the dot-shaped two-dimensional electron gas region can be formed more minutely. If a bias voltage is applied between the one Schottky electrode and the source electrode constituting the two-dimensional electron gas region forming means 12, and the bias voltage is adjusted, the one Schottky electrode Controls the length of the source-side tunnel barrier between the source-side two-dimensional electron gas region and the dot-shaped two-dimensional electron gas region, which is the depletion layer extending from the Schottky junction, and thus the transmittance of electrons passing through the source-side tunnel barrier. If a bias voltage is applied between the other Schottky electrode and the source electrode and the bias voltage is adjusted, the drain side 2 of the depletion layer extending from the Schottky junction of the other Schottky electrode can be adjusted. The length of the drain-side tunnel barrier between the two-dimensional electron gas region and the dot-shaped two-dimensional electron gas region,
Accordingly, the transmittance of electrons passing through the drain-side tunnel barrier can be controlled, and in this case, the size of the dot-shaped two-dimensional electron gas region, and thus the number of electrons in the dot-shaped two-dimensional electron gas region, is changed. Even so, the change is much smaller than in the case of the conventional single-electron transistor described above with reference to FIG. 2, and the change between the control electrode and the source electrode constituting the single-electron transfer control means. Even if the control voltage controls the size of the dot-shaped two-dimensional electron gas region, that is, the number of electrons in the dot-shaped two-dimensional electron gas region, the length of both the source-side tunnel barrier and the drain-side tunnel barrier described above is increased. There is no substantial change, so that the function as the single-electron transistor can be easily obtained with the intended function as compared with the conventional single-electron transistor described above with reference to FIG. It can be. Next, an embodiment of a single-electron transistor according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, parts corresponding to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. That is, as in the case of the conventional single-electron transistor described above with reference to FIG. 2, the compound semiconductor stacked structure in which the two-dimensional electron gas layer 6 extending along the plane orthogonal to the stacking direction is formed. It has a body 1. In this case, the compound semiconductor laminate 1 is formed as shown in FIG.
As in the case of the conventional single-electron transistor described above,
(A) a compound semiconductor substrate or layer 2 into which neither an impurity imparting n-type or an impurity imparting p-type is intentionally introduced, and (b) a lower end of a conduction band higher than the compound semiconductor substrate or layer 2 Or n-type impurity or p
A compound semiconductor layer 3 which does not intentionally introduce any of the type-imparting impurities and has a relatively thin thickness, and (c) a lower end of a conduction band higher than that of the compound semiconductor substrate or layer 2 and which is n-type. And the compound semiconductor layer 4 having a relatively small thickness forms a heterojunction 5 between the compound semiconductor substrate or the layer 2 and the compound semiconductor layer 3 and has a relatively small thickness. 2 on the heterojunction 5 side of
It may have a configuration in which the three-dimensional electron gas layer 6 is stacked in that order so as to form the three-dimensional electron gas layer 6. Further, as in the case of the conventional single-electron transistor described above with reference to FIG.
It has a source electrode 7S and a drain electrode 7D (not shown in FIG. 1B) provided to be in contact with the two-dimensional electron gas layer 6. In this case, the material of the source electrode 7S and the material of the drain electrode 7D are formed on the compound semiconductor laminate 1 in the same manner as in the case of the conventional single-electron transistor described above with reference to FIG. It may be provided to extend to a depth ending in the compound semiconductor substrate or layer 2. Further, according to the conventional single-electron transistor described above with reference to FIG.
From the three-dimensional electron gas layer 6, a source-side two-dimensional electron gas region 10S on the source electrode 7D side, a drain-side two-dimensional electron gas region 10D on the drain electrode 7D side, a source-side two-dimensional electron gas region 10S, and a drain-side two-dimensional electron gas region And a two-dimensional electron gas region forming means 12 formed or provided so as to form a dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T between 10D by the depletion layer 11. In this case, the two-dimensional electron gas region forming means 1
2 denotes a source electrode 7 of the two-dimensional electron gas layer 6 in the compound semiconductor laminate 1 as viewed from above in the compound semiconductor laminate 1.
The first and second ion-implanted regions 20 are formed such that linear or band-shaped first and second depletion layers 21 and 24 extending so as to sandwich the contact region with the S and the drain electrode 7D are respectively formed. And 23 are formed by the first and second depletion layer forming regions 22 and 2 in the form of a line or a band.
5 and the first and second depletion layer formation regions 22 and 25 both extending from above and above the compound semiconductor laminate 1 and between the compound semiconductor laminate 1 and the compound semiconductor laminate 1. A plurality of, for example, two Schottky electrodes 26 and 2 formed to form a plurality of Schottky junctions respectively forming a plurality of depletion layers extending to
And 7. In addition, the single electron transfer control means 17 forms the first and second depletion layer forming regions 22 and 22 on the compound semiconductor laminate 1 as viewed from above, from the two-dimensional electron gas layer 6 and the first depletion layer forming region 21. The first control electrode 29A provided so as to be in contact with a region 28A opposite to the region between the first and second regions 25, and the compound semiconductor laminate 1, the two-dimensional electron gas layer 6 and the second Depletion layer forming region 2
5, the first and second depletion layer forming regions 22 and 25
One or both (in the figure, both) of the second control electrode 29B provided so as to be in contact with the region 28B opposite to the region between the two. The above is the configuration of the embodiment of the single-electron transistor according to the present invention. According to the single electron transistor of the present invention having such a configuration, the Schottky electrode 26 and the source electrode 7S of the two-dimensional electron gas region forming means 12 are provided.
The above-described source-side two-dimensional electron gas region can be applied if a predetermined bias voltage is applied between the Schottky electrode 27 and the source electrode 7S included in the two-dimensional electron gas region forming means 12 or if there is no bias voltage. 10S, a drain-side two-dimensional electron gas region 10D, and a dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T between the source-side two-dimensional electron gas region 10S and the drain side 10D are formed or formed. From such a state, any one of the position between the first control electrode 29A and the source electrode 7S and the position between the second control electrode 29B and the source electrode 7S of the single electron mobility control means 17 is determined. When a control voltage is applied to one or both of them, the expansion of the depletion layer 20 in the depletion layer formation region 22 and the expansion of the depletion layer 24 in the depletion layer formation region 25 are controlled in accordance with the control voltage. ,
The size of the dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T is controlled, and therefore, the number of electrons in the dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T is controlled. As described above, the single electron transistor according to the present invention shown in FIG. 1 also functions as a single electron transistor like the conventional single electron transistor shown in FIG. However, in the case of the single-electron transistor according to the present invention shown in FIG. 1, the source-side two-dimensional electron gas region 10S, the drain-side two-dimensional electron gas region 10D, and the dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T are formed. Since the two-dimensional electron gas region forming means 12 includes the first and second depletion layer forming regions 22 and 25 and the Schottky electrodes 26 and 27, the source-side two-dimensional electron gas region 10S and the drain side Forming or forming the two-dimensional electron gas region 10D and the dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T is easier than in the case of the conventional single-electron transistor shown in FIG. Therefore, in order to obtain the function as a single-electron transistor with high efficiency, the dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T can be formed more minutely. If a bias voltage is applied between the Schottky electrode 26 constituting the two-dimensional electron gas region forming means 12 and the source electrode 7S and the bias voltage is adjusted, the Schottky junction of the Schottky electrode 26 can be obtained. Of the source-side tunnel barrier 18S between the source-side two-dimensional electron gas region 10S and the dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T formed of a depletion layer extending from the substrate, and thus the transmittance of electrons passing through the source-side tunnel barrier 18S. Can be controlled, and the Schottky electrode 27 and the source electrode 7 can be controlled.
Assuming that a bias voltage is applied between S and S, if the bias voltage is adjusted, the drain-side two-dimensional electron gas region 10D and the dot-shaped two-dimensional electron gas region formed of a depletion layer extending from the Schottky junction of the Schottky electrode 27 are formed. 10
The length of the drain-side tunnel barrier 18D between T, and thus the transmittance of electrons passing through the drain-side tunnel barrier 18D, can be controlled, and in this case, the size of the dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T, Therefore, dot 2
Even if the number of electrons changes in the one-dimensional electron gas region 10T, the change is much smaller than in the case of the conventional single-electron transistor described above with reference to FIG. Control electrodes 29A and 29B
The control voltage between one or both of them and the source electrode 7S causes the two-dimensional electron gas region 10T
, That is, the number of electrons in the dot-shaped two-dimensional electron gas region 10T, the lengths of both the source-side tunnel barrier 10S and the drain-side tunnel barrier 10D do not substantially change. Therefore, the function as a single-electron transistor can be easily obtained with a desired function as compared with the case of the conventional single-electron transistor described above with reference to FIG. In the above, only one embodiment of the single-electron transistor according to the present invention has been described, and various modifications and changes may be made without departing from the spirit of the present invention.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明による単電子トランジスタの実施例を示
す、ソース側2次元電子ガス領域とドレイン側2次元電
子ガス領域とドット状2次元電子ガス領域とが形成され
ている状態でみた略線的平面図(図1A)及びそのb−
b線上の断面図(図1B)である。 【図2】従来の単電子トランジスタを示す、ソース側2
次元電子ガス領域とドレイン側2次元電子ガス領域とド
ット状2次元電子ガス領域とが形成されている状態でみ
た略線的平面図(図2A)及びそのb−b線上の断面図
(図2B)である。 【符号の説明】 1 化合物半導体積層体 2 化合物半導体基板乃至層 3 化合物半導体層 4 化合物半導体層 5 ヘテロ接合 6 2次元電子ガス層 7D ドレイン電極 7S ソース電極 10D ドレイン側2次元電子ガス領域 10S ソース側2次元電子ガス領域 10T ドット状2次元電子ガス領域 11 空乏層 12 2次元電子ガス領域形成手段 13、14、15、16ショットキ電極 17 単電子移動制御手段 18D ドレイン側トンネル障壁 18S ソース側トンネル障壁 26、27 ショットキ電極 29A、29B 制御用電極
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a source-side two-dimensional electron gas region, a drain-side two-dimensional electron gas region, and a dot-shaped two-dimensional electron gas region showing an embodiment of a single-electron transistor according to the present invention. -Line plan view (FIG. 1A) and the b-
FIG. 1B is a cross-sectional view (FIG. 1B) on line b. FIG. 2 shows a source side 2 showing a conventional single-electron transistor.
FIG. 2A is a schematic plan view showing a state in which a two-dimensional electron gas region, a two-dimensional electron gas region on the drain side, and a two-dimensional dot-like electron gas region are formed, and a cross-sectional view thereof along the line bb (FIG. 2B). ). DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compound semiconductor laminate 2 Compound semiconductor substrate or layer 3 Compound semiconductor layer 4 Compound semiconductor layer 5 Heterojunction 6 2D electron gas layer 7D Drain electrode 7S Source electrode 10D Drain side 2D electron gas region 10S Source side Two-dimensional electron gas region 10T Dot-shaped two-dimensional electron gas region 11 Depletion layer 12 Two-dimensional electron gas region forming means 13, 14, 15, 16 Schottky electrode 17 Single electron transfer control means 18D Drain-side tunnel barrier 18S Source-side tunnel barrier 26 , 27 Schottky electrodes 29A, 29B Control electrodes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−196720(JP,A) 特開 平5−152582(JP,A) T.FUJISAWA et.al, AlGaAs/InGaAs/GaAs single electron t ransistors fabrica ted by Ga focused ion beam implantat ion,Applied Physic s Letters,米国,1994年 4 月25日,Vol.64,No.17,p. 2250−2252 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/778 H01L 29/80 H01L 29/812 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-6-196720 (JP, A) JP-A-5-152582 (JP, A) FUJISAWA et. al, AlGaAs / InGaAs / GaAs single electron transformers fabricated by Ga focused ion implantation, Applied Physics Letters, Applied Physics Letters, April 25, 1994, United States. 64, no. 17, p. 2250-2252 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/778 H01L 29/80 H01L 29/812

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 内部に積層方向と直交する面に沿って延
長している2次元電子ガス層を形成している化合物半導
体積層体と、 上記化合物半導体積層体に、上記2次元電子ガス層と接
触するように設けられているソース電極及びドレイン電
極と、 上記化合物半導体積層体に、上記2次元電子ガス層から
上記ソース電極側のソース側2次元電子ガス領域と上記
ドレイン電極側のドレイン側2次元電子ガス領域と上記
ソース側2次元電子ガス領域及びドレイン側2次元電子
ガス領域間のドット状2次元電子ガス領域とを空乏層に
よって形成しているまたは形成するように設けられてい
る2次元電子ガス領域形成手段と、 上記化合物半導体積層体に、上記ドット状2次元電子ガ
ス領域における電子数を空乏層によって制御し、それに
よって上記ソース電極及びドレイン電極間に、単電子
が、上記ソース側2次元電子ガス領域、上記2次元電子
ガス領域形成手段の上記空乏層の上記ソース側2次元電
子ガス領域及び上記ドット状2次元電子ガス領域間でな
るソース側トンネル障壁、上記ドット状2次元電子ガス
領域、上記2次元電子ガス領域形成手段の上記空乏層の
上記ドット状2次元電子ガス領域及びドレイン側2次元
電子ガス領域間でなるドレイン側トンネル障壁、及び上
記ドレイン側2次元電子ガス領域を介して移動するのを
制御するように設けられている単電子移動制御手段とを
有する単電子トランジスタにおいて、 上記2次元電子ガス領域形成手段が、上記化合物半導体
積層体内に、上記化合物半導体積層体内に上方からみて
上記2次元電子ガス層の上記ソース電極及び上記ドレイ
ン電極との接触領域を挟むように延長している線状乃至
帯状の第1及び第2の空乏層がそれぞれ形成されるよう
に第1及び第2のイオン注入領域によってそれぞれ形成
されている線乃至帯状の第1及び第2の空乏層形成領域
と、上記化合物半導体積層体上に、上方からみて、とも
に上記第1及び第2の空乏層形成領域を横切って延長し
且つ上記化合物半導体積層体との間で上記化合物半導体
積層体内に拡がる複数の空乏層をそれぞれ形成する複数
のショットキ接合をそれぞれ形成するように形成されて
いる複数のショットキ電極とを有し、 上記単電子移動制御手段が、上記化合物半導体積層体
に、上方からみて、上記2次元電子ガス層と上記第1の
空乏層形成領域からみて上記第1及び第2の空乏層形成
領域間の領域側とは反対側において接触するように設け
られている第1の制御用電極と、上記化合物半導体積層
体に、上方からみて、上記2次元電子ガス層と上記第2
の空乏層形成領域からみて上記第1及び第2の空乏層形
成領域間の領域側とは反対側において接触するように設
けられている第2の制御用電極とのうちのいずれか一方
または双方を有することを特徴とする単電子トランジス
タ。
(57) [Claim 1] A compound semiconductor laminate in which a two-dimensional electron gas layer extending along a plane perpendicular to the laminating direction is formed, and the compound semiconductor laminate A source electrode and a drain electrode provided to be in contact with the two-dimensional electron gas layer; and a source-side two-dimensional electron gas region on the source electrode side from the two-dimensional electron gas layer in the compound semiconductor laminate. And a drain-side two-dimensional electron gas region on the drain electrode side and a dot-shaped two-dimensional electron gas region between the source-side two-dimensional electron gas region and the drain-side two-dimensional electron gas region are formed or formed by a depletion layer. A two-dimensional electron gas region forming means provided to control the number of electrons in the dot-shaped two-dimensional electron gas region by a depletion layer in the compound semiconductor laminate; Thereby, a single electron is generated between the source electrode and the drain electrode by the source-side two-dimensional electron gas region, the source-side two-dimensional electron gas region of the depletion layer of the two-dimensional electron gas region forming means, and the dot-shaped two-dimensional electron gas region. A source-side tunnel barrier between two-dimensional electron gas regions, the dot-shaped two-dimensional electron gas region, the dot-shaped two-dimensional electron gas region and the drain-side two-dimensional electron gas region of the depletion layer of the two-dimensional electron gas region forming means. A single-electron transistor having a drain-side tunnel barrier formed between the two-dimensional electron gas and a single-electron transfer control means provided to control movement through the drain-side two-dimensional electron gas region; A region forming means is provided in the compound semiconductor laminate, wherein the source of the two-dimensional electron gas layer is viewed from above in the compound semiconductor laminate. The first and second ion implantation regions are formed to form linear or band-shaped first and second depletion layers extending so as to sandwich the contact region between the drain electrode and the drain electrode, respectively. The line or band-shaped first and second depletion layer forming regions, and the compound semiconductor laminate, both extending across the first and second depletion layer forming regions as viewed from above, and A plurality of Schottky electrodes formed so as to form a plurality of Schottky junctions respectively forming a plurality of depletion layers extending into the compound semiconductor laminate with the compound semiconductor laminate; The control means includes a region in the compound semiconductor laminate between the two-dimensional electron gas layer and the first and second depletion layer formation regions as viewed from above, as viewed from the two-dimensional electron gas layer and the first depletion layer formation region. A first control electrode provided in contact on the opposite side of the, in the compound semiconductor lamination, as viewed from above, the two-dimensional electron gas layer and the second
And / or a second control electrode provided so as to be in contact with the depletion layer forming region on the side opposite to the region between the first and second depletion layer forming regions. A single-electron transistor comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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T.FUJISAWA et.al,AlGaAs/InGaAs/GaAs single electron transistors fabricated by Ga focused ion beam implantation,Applied Physics Letters,米国,1994年 4月25日,Vol.64,No.17,p.2250−2252

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