JP2013110160A - 半導体ナノデバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 長径が1μm未満の半導体ナノワイヤコアと、前記半導体ナノワイヤコアの側壁に形成され、前記半導体ナノワイヤコアの構成材料との歪εが1%以上異なる半導体材料からなり、且つ、膜厚t〔nm〕と歪ε〔%〕とが、
−0.720+0.0988ε−1.2<t≦−0.705+0.227ε−1.2
の関係を満たす少なくとも一層の半導体薄膜との接合界面或いは前記半導体薄膜同士の接合界面を機能領域とする。
【選択図】 図1
Description
hc=(b/2πε)×(1+ν)−1×{ln(hc/b)+1}
但し、
ε:歪
b:バーガースベクトル(0.4nm)
ν:ポアッソン比(1/3)
図11は、この方程式を数値計算により解いてグラフ化した結果を示したもので、歪量が1%以上の場合においては、量子効果の無い、バルク的な層(25nm超)を積層することが不可能である。因みに、GaAs基板上のInAs層で生じる7%の歪(ε=0.07)においては、積層可能な膜厚はわずか1.6nmである。
−0.720+0.0988ε−1.2<t≦−0.705+0.227ε−1.2
の関係を満たす少なくとも一層の半導体薄膜とを有し、前記半導体ナノワイヤコアと前記半導体薄膜との接合界面或いは前記半導体薄膜同士の接合界面を機能領域としたことを特徴とする半導体ナノデバイスが提供される。
hnew=(b/2πε)×(1+ν)−1×{ln(hnew/b)+1}
となる。
−0.720+0.0988ε−1.2<t≦−0.705+0.227ε−1.2
となる。
(付記1)
基板と、
前記基板上に前記基板の成長面に対して垂直方向に延在し、長径が1μm未満の半導体ナノワイヤコアと、
前記半導体ナノワイヤコアの側壁に形成され、前記半導体ナノワイヤコアの構成材料との歪εが1%以上異なる半導体材料からなり、且つ、膜厚t〔nm〕と歪ε〔%〕とが、
−0.720+0.0988ε−1.2<t≦−0.705+0.227ε−1.2
の関係を満たす少なくとも一層の半導体薄膜とを有し、
前記半導体ナノワイヤコアと前記半導体薄膜との接合界面或いは前記半導体薄膜同士の接合界面を機能領域としたことを特徴とする半導体ナノデバイス。
(付記2)
前記半導体ナノワイヤコアと前記半導体薄膜とは、互いにバンドギャップエネルギーが異なる半導体材料からなることを特徴とする付記1に記載の半導体ナノデバイス。
(付記3)
前記半導体ナノワイヤコアが、前記基板と異なった材料からなることを特徴とする付記1または付記2に記載の半導体ナノデバイス。
(付記4)
前記半導体ナノワイヤコア及び前記半導体薄膜が、閃亜鉛鉱型結晶構造或いはウルツ鉱型結晶構造のいずれかであることを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか1に記載の半導体ナノデバイス。
(付記5)
前記接合界面が発光領域或いは光吸収領域のいずれかであることを特徴とする付記1乃至付記4のいずれか1に記載の半導体ナノデバイス。
(付記6)
前記基板が半導体基板であり、前記半導体基板と前記半導体ナノワイヤコアとが第1の導電型であり、且つ、前記半導体薄膜の少なくとも最外層が前記第1の導電型と反対の導電型であることを特徴とする付記5に記載の半導体ナノデバイス。
(付記7)
前記半導体ナノワイヤコアがAlxGa1−xAs(但し、xは0を含む)からなり、且つ、前記半導体薄膜が、GaAs/InAsからなる量子井戸構造膜からなり、前記量子井戸構造膜における発光波長が1.3μm以上の長波長であることを特徴とする付記6に記載の半導体ナノデバイス。
(付記8)
前記接合界面が、前記接合界面に沿ってキャリアを流す接合界面であることを特徴とする付記1乃至付記4のいずれか1に記載の半導体ナノデバイス。
(付記9)
前記半導体薄膜の延在方向に、ソース電極、ゲート電極及びドレイン電極を順次配置し、少なくとも前記ソース電極と前記ドレイン電極とが前記半導体薄膜に電気的にコンタクトしていることを特徴とする付記8に記載の半導体ナノデバイス。
2 半導体ナノワイヤコア
3 半導体薄膜
11 n型GaAs基板
12 SiO2膜
13 開口部
14 金微粒子
15 n型GaAsナノワイヤ
16 GaAs/InAs量子井戸構造
17 GaAsバリア層
18 InAs井戸層
19 p型AlGaAs層
20 p型GaAsコンタクト層
21 n側電極
22 SiO2膜
23 フォトレジスト
24 レジストマスク
25 開口部
26 p側電極
27,28 誘電体多層膜
29 コンタクトホール
31 半絶縁性GaAs基板
32 SiO2膜
33 開口部
34 金微粒子
35 i型InGaAsナノワイヤ
36 n型AlGaAs薄膜
37 ドレイン電極
38 SiO2膜
39 ゲート電極
40 SiO2膜
41 ソース電極
42 コンタクトホール
Claims (5)
- 基板と、
前記基板上に前記基板の成長面に対して垂直方向に延在し、長径が1μm未満の半導体ナノワイヤコアと、
前記半導体ナノワイヤコアの側壁に形成され、前記半導体ナノワイヤコアの構成材料との歪εが1%以上異なる半導体材料からなり、且つ、膜厚t〔nm〕と歪ε〔%〕とが、
−0.720+0.0988ε−1.2<t≦−0.705+0.227ε−1.2
の関係を満たす少なくとも一層の半導体薄膜とを有し、
前記半導体ナノワイヤコアと前記半導体薄膜との接合界面或いは前記半導体薄膜同士の接合界面を機能領域としたことを特徴とする半導体ナノデバイス。 - 前記半導体ナノワイヤコアが、前記基板と異なった材料からなることを特徴とする請求項1に記載の半導体ナノデバイス。
- 前記半導体ナノワイヤコア及び前記半導体薄膜が、閃亜鉛鉱型結晶構造或いはウルツ鉱型結晶構造のいずれかであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体ナノデバイス。
- 前記接合界面が発光領域或いは光吸収領域のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の半導体ナノデバイス。
- 前記接合界面が、前記接合界面に沿ってキャリアを流す接合界面であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の半導体ナノデバイス。
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