JPH0469980A - Semiconductor device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To process information with low power consumption at a high speed by incorporating a plurality of active regions in a barrier region, enclosing conductive carrier in the active regions, incorporating impurity atoms to be operated as doner in the active regions, and generating electric dipoles due to local existence of the carrier. CONSTITUTION:An active region 6 is formed of a first quantum well 1, a thin barrier film 2, a second quantum well 3, and doner 5. The region 6 is formed of semiconductor having larger electron affinity than that of the barrier region, and can enclose conductive electrons therein. That is, the active region constitutes a quantum enclosing structure. The film 2 is formed of semiconductor having smaller electron affinity than those of the wells l, 3. Impurity atoms to become doner are added to the barrier film. The electrons generated from the doner remains in either first or second quantum well. The height and thickness of energy barrier of the barrier film are so set as to transit electrons by tunnel effect or thermal excitation by finite probability from the wells 1 to 3 or 3 to 1.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

［産業上の利用分野］ 本発明は甲゛導体装置１１、“係り、とくに量ｆ閉ｌ゛
込め構造り８用いて情報の表現、伝達、記憶もし７くは
処理を行なう半導体装置シロ”関４る１゜[Industrial Field of Application] The present invention relates to a conductor device 11, particularly a semiconductor device that expresses, transmits, stores, or processes information using a closed structure 8. 4ru1゜

【従来の技術
） 最近の微細前−１：技捧の進歩１．コ、ともない、勺ブ
ミクロンあるいは大ツメ−・タレベルの微細前〕：がｉ
＝Ｊ能になり、電子のドブ０イ波長と同程度あるいばぞ
れ以トの微細な構造を作製Ｃきるようになってきた７ご
れと共に、従来のトランジスタ回路に替わる新しいデバ
イスあるいは情報処理の方法が探索されるようになって
きた、そのような提案の−・つとして、例えば、第１の
公知例として米国特許第６２６８０２号公報（対応日本
出願：特開昭６Ｆ−８２４７３号公報）に記された″量
子結合装Ｗ″がある１、また類似の素子に関しでは、マ
ーク・ニー・リード、シンポジウム・オン・１９８６・
ヴイエルエスアイ・テクノロジ、第１頁ないし、第・１
頁、（Ｍａｒｋ、Ａ、　Ｒｅｅｄ、　Ｓｙｍｐｎｓｊ、
ｕｎ＋ｏｎ　１９８６　ＶＬＳＩ　Ｔｅｅｈｎｏ、１ｏ
Ｈｙ、　ｐｐ、１−４）　及び、Ｆイー・ケー・フェリ
ー、フィジクス・アンド・テクノロジ・オブ・サブミク
ロン・ストラクヂャーズ。 スブリンガー　・フェアシー９，１５１８８年、第２３
２頁ないし、第２３６頁、（Ｄ、に、Ｆｅｒｒｙ＋Ｐｂ
ｙｓｉｅｓ　　ａｎｄ　　Ｔｅｅ）１ｎｏｌｏｇｙ　　
ｏｆ　　ＳｕｂｍｉｃｒｏｎＳｔｒｕＣｔ、ｕｒｅｓ、
　５ｐｒｊ、ｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ、　１９８８．　
ｐｐ、２３２−２３６）等においで論じられている。 この中で、Ｊ：起用１の公知例による″量子結合装【″
は、第１６図に示すようにアレー状に″量子ドツト′　
（３次元空間のすべての方向で電ｒ−のドブロイ波長あ
るいはそれ以五の寸法をもつ、低ポテンシヤル領域）を
配列し、量子ドツト間を電子がトンネル効果によって渡
り歩き、これにより情報処理を行な・）ものである。こ
れの具体的構成としては、例えば量子ドツトをＧ　ａ　
Ａ　ｓで構成し、これをＱ　ａ　Ａ　Ｉ　Ａ　ｓでその
周りを満たせば良い。 （発明が解決し２ようとする課題］ 従来の１−ランジスタを用いた集積回路１．Ｊおいては
、１−ランジスタが動作する電番、゛、トランジスタ内
部および配線ＬＪ付随した浮遊容量の充電、放電を行う
ため、大きな電力消費が必要であった。今後、ｖｌ、細
加］６の進歩と共に消費電力の制限器Ｊ、より集積度が
限界に達すると考えられる。 また、従来の１−ランジスタを用いた回路では、多数の
トランジスタを相互に金属の配線で接続するため、集積
度の増加とともに配線に要する面積、配線の抵抗などが
増加し、これも集積回路の性能を制限する大きな要因に
なっている。 また、微細化とともに集積回路中の素ｆも急激に複雑番
、°、なってきている。例えば、ダイナミックＲＡＭの
記憶セルは従来は平面Ｌご形成した翳純な構造の容量を
用いていたが、サブミクロンの領域では大きな静電容量
を確保するため、溝型容Ｉセルなどの極めて複雑な形状
が必要になってきている。この傾向は今後もさらに続き
、集積回路の製造コストを増加する原因になると考えら
れる。 さら１．：ｉ、、［来の１−フンジスタを、用いた集積
回路ＩＪ、動作速度にも限界かぁ）る、従来のトランジ
スタでは、伝導キャリアが実際１．５゛ソースから１！
レイン（バイボー−７トランシスタではユ゛ミッタから
ｍｌ　＋、、、・フタ）に廷ｔうし、τ電流とな１・Ｊ
、この電流のイＩ無各ディジタル信号のｌ／（ンど対応
さ′＋ＪＩ′１′”いる１、従−ンて、スイッチング動
作にはトランシフ、夕のソースからドレインまで実際に
伝導キャリアが移動１イ；）時間（ｉ＝行時間）が必要
である。Ｉ２．かり、、伝導Ａ゛ヤリア半導体中での速
度は良く知られ、ているように飽和速度（１，ｘ　、１
、、、　Ｏ’　ｅ　ｍ　／　ｓ程度）がト限どなる。従
って、ト記寸♀■Ｍ間も制限されｒｌ、まう。 」−起用コの公知例の諷ｒ結合装ｒも、伝導キャリアで
ある電子が量子ドツト間杏・実際に４行することが動作
の基本とな−）又いる点では、従来のトランジスタとな
んら変才）りはなく１．トランジスタと同様の速度の制
限４受）、ｊる。 また、上記ｆ＆ｆ“結合装置ではｔ−７１：ツｌ−中Ｖ
、ｌ、個の電子が自るか無いカミ、よ、ズディジタル信
号６表現し、（−いる。ダイナミックＲＡ　Ｍの９］１
憶１ｒル番、゛おいて、（リフトツシュ動作無Ｌ−Ｃは
）情報が失わ肛でし、まンよ−＞　ｉ：“、この蝋イ鯖
合装匠り・は情報が失われて［２まうこＪ・は明らか−
で・ある。ご、れは３半導体゛中゛（゛は、電子は角結
自１１、より消滅１．　ｌ−リ２あるいは熱励起シーよ
っで〕４成１．、、７！ニリづるノーめ’Ｃ；Ａる。 以」、Ｖより本発明の［１的は極め′τ低消費電力１・
。 高速１１１、情報処理を９１な・うたぬの、情報の表現
、伝達、記憶、も１．＜は処理３　ｌ？５なう半導体装
置を提供するごどにある。 本発明の他の目的は高い誘電率（Ａｊ！杉−（牢）を−
有し、かつ高速に応答できる新り、い′４′導体駁置芥
折供することにある６ 本発明の他の目的は、人容菖記憶に滴［５た記憶媒体で
ある半導体装【巻、提供することである。。 ［課題を解決するＩめの手段］ 上記目的夕達成、′４るプめ、高抵抗￥、導体、維綽体
あるいは半締、縁体かｌ゛）なる障壁領域７６有ｊ２２
、該障壁領域の中ＬＪ７複数の活（１：領域４含み、詠
活性領域はぞの内部番、伝導キャリ″ア゛を閉［”、込
めることができ、 各々の１−配溝性領域が１−す・−１あるいはアタｔ・
ブタどし、で働く不純物療ｆを含み、 土−記複数の活性領域のに−〕の内部番５８才月づる一
１記伝導キャリアの局在により電気双極子を発生ぜし。 ぬることを特徴とする寥導体装置を構成−４るものであ
る。 ［作用］ 活性領域間が高抵抗半導体、絵糾体あるいは半絶縁体に
よる障壁領域で隔てられているごど１１．より２伝導キ
ヤリアが活性領域の間も移動することがない。このため
伝導キャリアの走行に要゛４る時間１・、−よって装置
の動作速度が制限さｔするこ−・がなく、高速の動作が
達成できる。 また、上記活性領域の内部Ｌ：、　Ｆ、ナーあるいはア
クセプタとして働く不純物原子により発生し７た伝導キ
ャリアが閉じ込められるごとにより、該伝導キャリアが
該活性領域から流出して失われることがなく、このため
情報が失われることがない。こ右、組、よ・］で情報の
保持、記憶を行なうごど力てて〜ざる。 また、−上記活性領域の内部ｔＪ、おける上、品己伝導
ヤヤリアの局ｎによ、）て電気双極ｒ憾発ノ（ユセ［１
，めることじより、該電気双極子の方向や犬き゛さＬＪ
より情報夕表現、記憶することが７−′きる。またイの
内容を、外部か’）２７．界Δ・与えることで制御４−
る二とができる。また隣接す゛る電気双棲了間番、″働
く電界【Ｊよる相互作用を用いて情報の内容を１１次隣
接する電気双極イヘ伝達させ、これ１．”より情報の伝
達を行なうことかでｆ５ζ）、１ 以下本発明の１１段による各棟の作用Ｌ：ついフ、詳細
に説明する。 従来のトランジスタ回路では、１−ランジスタはスイッ
チどシ５．で機能Ｌ−１−ランジスタがオン状態となる
かオン状態となるかをγイジタル信叶ど対応さゼでいる
。この時、信号は金属配線中の電位としてあら才）れる
。 本発明の情報表現では、電気双極子−の空間的な分布巻
情報と対応づける。電気双極子は、電界によっフ、容易
１．向きＸ）人きさを制欲１・［る、′、）が°し戸・
る。徒６っマ、金属の配線を用いなく１１も、遠距廊子
から向きや太きさへ・（ぴ化、ｌゼるご゛どが１−きる
、１Ｌ、かも、雷１全り、、双極子の向きや２）いｈ（
、、ｙ４変、ｊｌ、るの【、シ１２、ｈ　５　、’、ｚ
ジスタ（ハｄ、＞　１．１電流に−ｄｊ　ｌ必要がなイ
（７）　”’（・木質的４．”：　４’＜：　ａ”１２
宗〃）の動イ乍Ｌ、向い゛（い〈Ｌ　ＩＩ　まソ。 、＊　薮）＠気、　’ｌ　ｈ　了°呑、：　ｌ”Ｉ　’
４ｆ　１）１２　列！、；Ｊ、ａ１４　ｉＪｌ　＄１−
Ｊ’−６，１が１４０ル：であるので１．”’、、、　
ｔｊ、、、　＄用いプノ゛１１・・ｌ什ばＡ１１プ１７
的１、ｌ’１ｇ　並列＊ｉ、：　３’ｌｉ　１．、向Ｌ
’−（−、、）６　、　、％、・列処ＪＥ　＆、”１：
　Ｊ’ｉ　ｉｌｅ　’ｉ、’、、　’ｉｉ報処理Ｅ゛−
枠めｊ、紺Ｗ−（“・ｉ−・）る□、ｌ・ｉ；ｔ　ｔ、
１７）ｖ土°？、′贋、ない、。 ま、１）（−１も）１゛東の０″属配線番、３１、ンＩ
ｓ　Ｊ、）ｃ、、ｉツくノ”′ＩＰ’ｌｊｌ：イ１６求
、配ｇ祇抗Ｕよイ、）りＩＩツ々スＡＪ−のｔ、め々、
数の情報グ１．理：１．トメント間の同期不、・取るの
ｉｌｌ困（ｊ゛１→Ａ、・・）１・）、高速動作の陣１
ｊ７２：ｉｇニー、＞ζい・に）。本発明２°は、電ｙ
１事し、２より電気双極子−４遠隔操４／ＩづるＪｏと
ｉ、、：　、１、す、ン［」ツクの分配量Ｉ光の伝播法
）＄ｊｌ°ｔ１われイ４　Ｑ）　””ｉ’、’、’、７
、クロックスキ１−は極め°て小さい。 また、電気双極イは７ぞ０１周り１．、極め“τＡ［、
方に↑の強い電！１づ）布を作るので、隣接°４る電気
双極イルＱ）晴Ｓｉｔυ）伝達は、やはり伶：属の配紙
・（ネ、用いないで曾（うごとかで・き・る。 Ｊづ一３有限の電気双極イル、、右する素ｆど１．〈璽
、１１、伝導、へ・ヤリノ′°を右限領域Ｓ′閉１′、
込めるごどが必装マ・ｋｌン、”）１１．□゛のた、め
む、は、電（’親和力の、巽、なン”、　、！４Ｗ：　
Ｘ杭体６．用い１パ、いわゆイ”）量イ・閉じ、込め構
造各形成ｌ、・。 イ°の中し、ドナ・・、ｔ□７）るいＩｆ　”？βノド
°シター・なる２−・練物を・小力ｒ＋　１”’　；ｔ
ばよい、、６ｙ、つく−７本発明の〃；（理１．１１１
１．　ＪＪ、−５く半導体装置１７．；、もで来のトソ
ンＳパスタを比／＼゛極めで中線な構造る・イ１“オ？
、　、１ 、ぺｊ゛）１１．６、斌「−閉１込め柄端と１“く□、
電子に苅・子るボラパ・シ〜・ルの低い領域、が′：）
、領ｔ４　ＪＪ）ど）構造（２里枦小ボ°］・ンシヘ・
・ル構造）を用いる。ｌ・、伝導ヤ〜・Ｊ１′°は第」
−の低ボｌ′ご・′シャツ１川：、ン、ル￥領域１１１
．ｌ存在″４ン、）か、第２の低ボｊ：／シャル」゛ホ
ルギ領域１、Ｊ存在゛ｉるかによっ′７′２７イの電気
′Ｘ極ブ能率ベクトルＪ対シロ：付け（る、“２．が７
−′きるのマ′ｉ′イジタル信号処理、ディジタル信Ｓ
）記恒覗・通合イ゛る。 まｙ＝　ｔ　”ｙ′閉じ込め構造は、ナノメータＬ／ベ
ルの・」法に’小１　＜：できるの１−７ご′Ｊ１．を
用いｔ、０号処理ラップ、記憶づ゛ツブは榛め１、ρ；
集積１．ｉｉｉ：、　”’ｒ？きる４１、オミ八本発明
によれば、障壁膜の障壁高９さ、１．　Ｆ夏１節）で大
きな雷、Ｔ′−分極率を有４−イ）ηｌｆ］領域１を実
現（１、ごれΔ・格ｒ−状に並べるど、辺傍のａ：ゼ領
域のＭｌ気双棹ｉ了が同一））向に柚ｊっだ状態が実現
できる７、ご−Ａ１゜は、ある一つの活性領域（１、−
僅かな電気メ）・：極でが生（５ｆどすく、）と１．−
λ］は隣の活性領域の縁ＩＩ’ｄ’（ｉ＝”市ｌ賢１を
作とい、電ｆ゛−分軸率が大きいため、Ｓ：の活性領域
・。 は人きな電気ｉ５１．極子舵イ）べ７ノトノ１４持ｔ′
ン、もノの活性領域に大きな電界を作る。従っ”て”、
もノー・のｌ′β１セ領域も犬き４・電気双極子−能牢
ベツノトル巻、持〜）Ｊ、・）にな？、”・。これは、
誘電体物ρｌｉの用詰各用いイりと。 自発分極を拮つＳ′ど１、なるの７、一種の人１的な強
誘電体を・構成、、するコ、）・が′て・ぎる。ｔｌＹ
来の強誘電体はイオンづ）極の回転本ヰ１１用するノ、
−め応省速度が不罎分であり、Ａ“ヤバシタを形成し、
た場Ｃ高周波領域で誘電率が低６′する問題があった、
し、が１本発明の半導体装置）１、゛よる人Ｔ的強誘電
体は、電ｆの１−ンネル現象による移動を、４）極側、
″−用いているｔめ、従来の強誘電体よりも格ＪＦＨ；
超高速の応答がなされる。このため格Ｉｔ　１．ｒ超晶
速、超高周波用途のヘヤバ・′・りが形成ζ・きる。 まノ〜７、τの、−１、うな２重極小、ｉ　、Ｆ、ンシ
ャルを持っ敏ｉ″ｆｆｉ　Ｕ、：　ｉ、へめ構造を格子
状に紋べた構造巻薄股状＆：：、　１．、、マ、膜に小
１０なノフＦ６０．”電界夕印加イ゛る。１−５、大部
分の足−１′閉］゛２込め構造の電気双極イ′は電界の
方向る向く７．１．かＩｌ、電１１があまり強くない状
態では、ｑｙＩ　ｊ”ｔφ゛）の電気双極子ど反対向き
の電気双極子を持）領域かイｊ在１＝、　＊、−＆’、
）。し１かも、５“−の反転分４か領域は人き３さが　
ガ、籠゛！府、す、大きな電界を＋−１＋加して消去（
１，ないかぎ！１安定（、こイｒ在４る。ごシ、１：１
１、次し説、明・１イ：１メカ−７ズノ、Ｌｌ”、　Ｊ
、る。垂直ノラ向の坦％ｌｄ番、よ］ズｌルｊ［はづ・
）極４″る。この時、膜表面）、Ｊ“分極による表１ｈ
１電偕／ｒ寵・）ら、ｔ、＞　ｈ、、、　、この表面電
荷の什イ；）電Ｗ（汐分極場）は９ｊ極を小さく（゛る
向きて・Ｊりる、１ん・、六′・１向きの分極を持つ領
域５ができるＳ′、とて表面電昇が小さくなり、全体の
コ、ネルギは小さくなる。 Ｊの反、転分極領域ｌ、４”、大きさが・定τ・安定１
．て存在するので、一種の粒′ｆ（あるいは擬粒イ゛・
）と１、、てふるまう。この反転分極領域は・様な承（
、電着のもとでは静止しでいるが、場所によ−っ１垂直
電界が変化すると移動゛）る性質がある。１扮−）′７
、この反転分極領域の１ｆ１１内分布な情報番：対応さ
＋４ｙ　ｔ’ｌ。 ば、情報各記録する二とができる この記憶方式では、記憶密度が極めて二人きい、記憶保
持番Ｊ′電ｔＪ消費は手業であり、従−】で不揮発であ
る。 この反転分極領域をディジタル信吟の１１０と対応させ
れば、ディジタルの信号処理ｌ１、も用いることができ
る。これは、従来の半導体素子・番Ｊおいて伝導キャリ
アという自然界し、二座）る粒子を用いているのに替え
て１人Ｉ：的な擬粒子・である反転分極領域を情報の坦
体とし、で用いろことを意味４る。 不均一な垂直電界を印加イ”れば反転分極領域は移動す
るが、従来の半導体デバイスとは次番、述べる意味で本
質的な相違がある、まず、この反転分極領域の移動にｊ
−５いては、電子−は各量子閉じ込め領域の中で極めで
短い距離を移動するが目である。 しかも電子が移動する方向は膜１、−垂直な方向であり
、反転分極領域の移動ブ７向とは垂直の方向じある。従
来の゛ト導体装置では情報と同時（１、ｌ電子・が−′
１′導体中を実際に移動する必要かあ）フ′−が、本発
明では情報の伝達はこのよ−）な電ｒ・の移Ｉｆ巻伴オ
）ない４、実際（゛は、電、気双極ｒ−が作り出４゛電
宥が一１′導体在光の伝播速度（′伝わるごと１なイ）
。徒）マ゛、超高速１．”情報処理が９１なわれる５、
まノ４従東の゛４Ｌ４Ｌｆバイスでは、電子が電、盾に
より加速され（すなわちエネルギを得Ｃ）、障害物（結
晶格子や不純物）に衝突Ｉ、なが１゛）辻行するのｔｂ
　、　ｊ？、ルギが熱か１゛協゛わ、）（“Ｌ、よう、
すなオ〕も消費上旬が大きく、デツプ発熱も大きい。こ
れ１１、“χＪｆ　［、、、、、、、″７本発明は、実
際Ｖ、電電子移動づるわけ（１，１ないの”２：、この
ようなエネルギーの消費が極め゛て一小さい、［実施例
］　］ 以ト木発明の〜・実施例を説、明１７．）、第１区ｉ　
（ａ　）（）、））（Ｃ）は不発…農５、よる１Ｌｆ−
閉じ込め構造を。 用いた装置の−・実施例も・ノＴζす。　同図（ａ）１
・：’、、、　＞１、寸ように１、は第−ｉ　：ｉ’井
戸、２は薄い障壁膜、；３は第、量ｆ・井戸、；ｉはド
ナー・であり、ごれ１）かｌ：）活性領１４ｃ６は構成
されて゛いる。この活性領域ＬＪ。 障壁領域、より電イー親和力の大きな岸導体かＪｂ構成
され、中し伝導電子も閉Ｉ゛込めることができる４、１
なわち活性領域は量子閉し、込め橋ｊ告答、・構成、４
る１、薄い障壁膜２、は−を１１１戸１．；うより電子
親相力の小さな一土導体（あるいは絶縁体）かｌＥ）構
成声れ７いる。また、薄い障壁膜にはドナーとなる不純
物原子が添加されｒいる６　ドナ〜から生じる伝導電子
は第一・あるいは第一の量イ井戸いずれか１．存在する
。薄い障壁膜の丁、ネルギー、障壁の高さ及び膜厚は、
Ｊｉ　ｒ−井戸】から３あるいは３かＩ″１１へ有限の
確率でトンネル効果あるいは熱励起により電−ｒが遷移
ｚ７きるようし、設定する。 障壁領域と量子井戸に用いる月料の組み伯わせ。 としてはＧ　ａ　Ａ　ｉ、　Ａ、　ｓと０７１　Ａ　Ｓ
　ＨΔ１．　Ａ　ｓとＧａＡ、ｓ’、Ｉｒ１Ｐ　　と　
Ｇ　　ａ　　Ｉ　　ｎ　　王″　Ａｓ、Ｃ１ａＰ　　と
ＧａＩｎＰＡｓ、Ｓｊと５ｉＧｅ、Ｓｉ、（’）２．と
Ｓ５，５ｉＧｅとＧｅなどの組み合わゼ、が考λられる
７一般には薄い障＠膜２と障壁領域−゛とは違う材料な
用いても良いが、同じ材料を用いることもできる。具体
的な・例をパイと、障？領域としてはＧ　ａ　Ａ　、Ｌ
　Ａ　ｓ　（Ａ　１の比率は例えば２．０％）、第・ル
び第二６量イ：井戸】、３は　辺］−０ｒｌｒｎのＧ　
ａ　Ａ　ｓかｌ：′）なる５゛１六体、＃いｆａ　Ｗ　
ｎｌＡとｔ−、−（：　ｉ、Ｊ２　ｎ　ｎｌｌｌ１．（
１’）Ｇ　ａ　Ａ　Ｉ　Ａ　ｓ　　（Ａ　］ノＪｔ率は
ｅｌｌλハ１５％）に　−個の１・・づ−５３ｉが添加
されプ゛ものを用いる。 １記構成は、ド′Ｊ−の代オー）すｂ＝　□□ｙ”りｔ
・シタ４用いても実現て゛きる。ごの場拾電ｆ−の代わ
りにｌ・孔が括竹領域中各、運動４る。、τの例と１５
で”は、障Ｑ・領域とし７．はＳｉ、第・及び第二量子
井戸１．：３は一辺５丁口１１の５ｉＧｅ（Ｇｅの比率
は例えば１５％）からなるや１１体、薄い障壁膜ど［、
τ”（ｊｌ、、　ｎ　ｍ厚のＳ　ｉ　Ｉｃ−・個のアク
セノ゛りＢが添加されたものがある１、 さらじ同図（ｅ　）　＆、−，，，示すようｔａｘ、活
＋１−領域Ｃ５を障壁領域゛ｌの中し、格子］−に配列
する。 次に、この装置の動作を説明すと）３．第１図（ａ）に
示″４各々の活性領域て゛はドＪ−から発生１．り８伝
導電７−４が量ｒ−井戸１あるいは３のいずれか１１、
゛存在する。１電ｆが量子井戸］にあるか３番、“ある
かによって、この活性領域は有限の電気双極子能率べク
トルすなオ）ちミス、双棒子の強さど方向夕りλるベク
トルを有する。電気双極ｒ・能率ベクトル丁）は、次式
で表わされる。１ ■〕二ｑ、、−ｄ （ｌは電子の電信ｒ量、ベクトルｄは電子のヅ均位笥ど
ドナーどの距離ベクトルス・ある。従−）て、第１図（
、ｊ）の構造て・は、］−向きか１・向きの電気双極子
能率ベクトルを有する。 第１図（ｃｌ）のように格イ”−状に配列[Prior art] Recent advances in micro-technology-1: Advances in technology 1. Ko, Tomoko, the microscopic front of the tsume-ta-level]: gai
=J capability has become possible, and it has become possible to create microstructures that are comparable to or even larger than the wavelength of electrons.7 Along with this, new devices or information that can replace conventional transistor circuits are emerging. As one of such proposals, the first known example of which is the search for a treatment method, for example, US Pat. ), there is a "quantum coupling device W"1, and regarding similar devices, see Mark Ni Reid, Symposium on 1986.
VSI Technology, pages 1 to 1
Page, (Mark, A., Reed, Sympnsj.
un+on 1986 VLSI Teehno, 1o
Hy, pp, 1-4) and F.E.K. Ferry, Physics and Technology of Submicron Structures. Sbringer Fairy 9, 15188, 23rd
Pages 2 to 236, (D, Ferry+Pb
ysies and Tee)1nology
of SubmicronStruCt, ures,
5prj, nger-Verlag, 1988.
pp. 232-236) and others. Among these, J: "Quantum coupling device" according to the known example of appointment 1
Quantum dots are arranged in an array as shown in Figure 16.
(a low potential region with dimensions of the de Broglie wavelength of r- or more in all directions in three-dimensional space), electrons move between quantum dots by tunneling effect, and information processing is thereby performed.・)It is a thing. As a specific configuration of this, for example, quantum dots are
It is sufficient to configure it with A s and fill the surrounding area with Q a A I A s. (Problems to be Solved by the Invention and 2) In the conventional integrated circuit 1.J using a 1-transistor, the electrical number at which the 1-transistor operates, ゛, charging of stray capacitance inside the transistor and accompanying the wiring LJ. , a large amount of power consumption was required to perform the discharge.In the future, as the power consumption limiter J progresses, it is thought that the degree of integration will reach its limit. In circuits using transistors, a large number of transistors are connected to each other by metal wiring, so as the degree of integration increases, the area required for the wiring and the resistance of the wiring increase, which is also a major factor limiting the performance of integrated circuits. In addition, with miniaturization, the element f in integrated circuits is rapidly becoming more complex.For example, dynamic RAM memory cells have conventionally had a capacitance of a simple structure formed on a plane L. However, in the submicron range, extremely complex shapes such as trench type I-cells are becoming necessary in order to secure large capacitance.This trend will continue in the future, and the number of integrated circuits will increase. This is thought to be a cause of increased manufacturing costs.Furthermore, in conventional transistors, conduction carriers are actually 1.5゛ from the sauce!
The current is applied to the current (from the emitter to the cap in the Bibo-7 transistor), and the τ current becomes 1 J.
, this current corresponds to l/('+JI'1') of each digital signal.Therefore, the switching operation involves a transfer, in which conducting carriers actually move from the source to the drain. 1) Time (i = row time) is required.I2.The velocity in a conduction A carrier semiconductor is well known, and as is known, the saturation velocity (1, x, 1
,,, O'em/s) is limited to Therefore, the dimensions ♀■M are also limited. ``-The basic operation of the coupling device is that electrons, which are conduction carriers, move in four lines between the quantum dots. 1. Speed limitations similar to those of transistors (4). In addition, in the above f & f "coupling device, t-71:
, l, electrons are present or not, y, z digital signal 6 is expressed, (-is. Dynamic RAM 9] 1
Remember, the information (L-C without lift-touch operation) is lost, manyo-> 2 Mauko J. is clear-
There is. Well, this is 3 semiconductors. A. From V, the present invention has extremely low power consumption.
. High Speed 111, Information Processing 91, Utanu's Expression, Transmission, and Memory of Information are also 1. < is processing 3 l? We are now ready to provide a new semiconductor device. Another object of the present invention is to obtain a high dielectric constant (Aj! cedar).
Another object of the present invention is to provide a new 4'4' conductor which has a high speed response and is capable of responding at high speed. , to provide. . [Means for solving the problem] Achieving the above-mentioned objective, there is a barrier region 76 made of a conductor, fiber, semi-tight, edge or l゛).
, in the barrier region LJ7 multiple active (1: region 4 included, the active region has its own internal number, the conductive carrier "A" can be filled, each 1-groove region is 1-su・-1 or ata t・
The impurity therapy that acts in the pigs causes electric dipoles to be generated due to the localization of conduction carriers in the internal structure of multiple active regions. This is a construction of a flat conductor device characterized by wetability. [Function] Active regions are separated by a barrier region made of a high-resistance semiconductor, a matrix, or a semi-insulator.11. Therefore, the two conductive carriers do not move between active regions. Therefore, the operating speed of the device is not limited by the time required for the conduction carrier to travel, and high-speed operation can be achieved. Furthermore, each time the conductive carriers generated by L:, F, or impurity atoms acting as acceptors inside the active region are confined, the conductive carriers do not flow out of the active region and are lost. Therefore, no information is lost. The ability to retain and memorize information is very strong. Also, - inside tJ of the active region, due to the station n of the self-conducting system), an electric dipole occurs (Yuse[1
, From the beginning, the direction of the electric dipole and the sharpness LJ
The more information you express, the more you can memorize it. 27. Control by giving the field Δ・4−
I can do two things. In addition, between two adjacent electric dipoles, the content of the information is transmitted to the 11th-order adjacent electric dipole using the interaction due to the working electric field (f5ζ). , 1 The function L of each ridge according to the 11 steps of the present invention will now be explained in detail. In conventional transistor circuits, 1-transistors are connected to switches and 5. Whether the function L-1 transistor is in the on state or not is determined by the gamma digital signal. At this time, the signal is expressed as a potential in the metal wiring. In the information representation of the present invention, it is associated with spatially distributed winding information of an electric dipole. Electric dipoles are easily formed by electric fields.1. Direction
Ru. In 6 minutes, without using metal wiring, from the long-distance corridor to the direction and thickness... The direction of the dipole and 2) h(
,,y4 change,jl,runo[,shi12,h 5,',z
Distor (had, > 1.1 current does not need -dj l (7) ``'(・woody 4.'': 4'<: a''12
So〃)'s movement い乍L, opposite゛(ii〈LII maso., * bush)@ki, 'l h 了〈drink,: l"I'
4f 1) 12 rows! , ;J, a14 iJl $1-
J'-6,1 is 140 ru: so 1. ”',,,,
tj,,, if you use $11...l then A11 17
Target 1, l'1g Parallel *i,: 3'li 1. , direction L
'-(-,,)6 , , %, ・Sequence JE &,"1:
J'i ile 'i,',, 'ii information processing E゛-
Frame j, navy blue W-(“・i-・)ru□, l・i;t t,
17) v Sat°? , 'Fake, no.' Well, 1) (-1 too) 1゛East 0'' belonging wire number, 31, N I
s J,)c,,itsukuno"'IP'ljl:I 16 request, arranging Gihan Uyoi,)ri II Tsutsusu AJ-'s t, meme,
Number information 1. Reason: 1. Lack of synchronization between commands, ・It is difficult to take (j゛1→A,...)1・), high-speed operation group 1
j72:ign, >ζini). The second aspect of the present invention is the electric
1, from 2 electric dipole-4 remote control 4/Izuru Jo and i, : , 1, distribution amount I light propagation method) $jl°t1 4 Q) ""i',',',7
, clock deviation 1- are extremely small. Also, electric bipolar A is around 7zo011. , Master “τA[,
A strong electric current ↑ in the direction! 1) Since we are making a cloth, the electric bipolar Il Q) Clear Sitυ) transmission of the adjacent °4 is still possible. 13 finite electric dipole,, the element f on the right 1.〈〈〈11, conduction, to the right finite region S' closed 1',
It's essential to be able to put it in,") 11.
X pile body 6. Use 1 Pa, so-called "I") amount I, closure, and formation of each structure l,... I° inside, Donna..., t□7) Light If"? β-nod°sitter・Naru2−・Nerimono・Koriki r+ 1”';t
Good, , 6y, Tsuku-7 of the present invention; (Reason 1.111
1. JJ, -5 semiconductor device 17. ;、Compared to Toson S Pasta from Modeki/＼゛Extremely medium-line structure・I1"O?
, , 1 , Page) 11.6, Bin ``- Close 1 Insert handle end and 1 '' □,
There is a low region of Borapa-Shiru that is related to electrons.
, territory t4 JJ) d) structure (2 り枦小BO°]・NSIHE・
・Use the following structure. l・, conduction Y~・J1′° is the th
- Low volume l'go/'shirt 1 river:, n, le ¥ area 111
．． The electric 'X pole efficiency vector J vs. (ru, “2. is 7
-'Kirunoma'i'Digital signal processing, digital signal S
) Records are kept and communicated. May = t "y' confinement structure is 'small 1 <: possible 1-7' J1. Using t, No. 0 processing lap, memory block is 1, ρ;
Accumulation 1. iii:, ``'r?kiru41, Omi8According to the present invention, the barrier height of the barrier film is 9,1. Realize region 1 (1, If you arrange it in the shape of Gore Δ, case r-, the Ml ki double state of the a: ze region on the edge is the same)) 7. Go. -A1° is one active region (1, -
1. A small amount of electricity): 1. −
λ] is the edge of the adjacent active region II'd' (i = "Ichi Iken 1", and since the electric f' - fractional axis ratio is large, the active region of S: is a very large electric i51. Polar rudder a) Be 7 no tono 14 t'
This creates a large electric field in the active region of the mono. “Follow”
Is the l'β1 area of 4. Electric dipole-Nongyobetsunotoru volume, holding ~) J, ・)? ,"·.this is,
Various uses of dielectric material ρli. S' which suppresses spontaneous polarization constitutes a kind of ferroelectric material. tlY
Future ferroelectric materials will use ions and polar rotation.
- The speed of the response is poor, and A "Yabashita" is formed.
There was a problem that the dielectric constant was low in the high frequency region.
However, 1) the semiconductor device of the present invention) 1. The ferroelectric material according to the present invention allows the movement of electric current f due to the 1-channel phenomenon, 4) on the pole side,
''-Using a higher JFH than conventional ferroelectric materials;
Super fast response. For this reason case It 1. r Supercrystalline speed, hair bars for ultrahigh frequency applications are formed ζ. Mano ~ 7, τ's, -1, Una double minimum, i, F, has an initial i''ffi U,: i, structure with heme structure patterned in a lattice-like structure, winding thin crotch-like &::, 1. Apply a small electric field of F60 to the membrane. 1-5, most of the legs - 1' closed] 7.1. The electric dipole in the 2-in-one structure is oriented in the direction of the electric field. In the state where the electric current 11 is not very strong, the electric dipole of qyI j"tφ゛ has an electric dipole in the opposite direction).
). It may be 1, but the reversal of 5"-4 is the area where people are 3.
Ga, cage! Erase by adding +-1+ large electric field (
1. No key! 1 stable (, this is 4 times, 1:1
1, Next Theory, Akira 1i: 1 Mecha-7 Zuno, Ll”, J
,ru. Vertical direction flat%ld number, yo] Zuruj [hazu・
) Pole 4". At this time, the membrane surface), J" polarization table 1h
1 electric current/r 也, t, > h,... , the electric current W (tidal polarization field) makes the 9j pole small (in the opposite direction, Jriru, 1).・, S′, where a region 5 with polarization in the 6′・1 direction is created, the surface electric elevation becomes smaller, and the overall co-energy becomes smaller.・Constant τ・Stable 1
．． Therefore, it is a kind of grain 'f (or pseudo-grain i).
) and 1,, behave. This inverted polarization region has various characteristics (
Although it remains stationary under electrodeposition, it has the property of moving when the vertical electric field changes depending on the location. 1st performance-)'7
, Information number of distribution within 1f11 of this inverted polarization region: Correspondence +4y t'l. For example, in this storage system, which allows two pieces of information to be recorded each time, the storage density is extremely high, and the memory consumption is manual and non-volatile. If this inverted polarization region corresponds to the digital signal 110, digital signal processing l1 can also be used. This technology uses inverted polarization regions, which are quasi-particles, as information carriers, instead of using conduction carriers, which are naturally occurring (bidentate) particles, in conventional semiconductor devices. It means 4 to be used with . If a non-uniform vertical electric field is applied, the inverted polarization region moves, but there is an essential difference from conventional semiconductor devices in the following sense.
-5, electrons move an extremely short distance within each quantum confinement region. Moreover, the direction in which the electrons move is perpendicular to the film 1, and is perpendicular to the direction of the movement block 7 of the inverted polarization region. In conventional conductor devices, information and information (1, 1 electron, -'
1) Is it necessary to actually move the electric current in the conductor? In the present invention, information is transmitted in this way. The gas dipole r- produces 4゛ electric current and 11' the propagation speed of light in a conductor (1 for each propagation)
. D) My, super high speed 1. ``Information processing is done 91 times 5,
In Mano 4 Joto's 4L4Lf vice, electrons are accelerated by the electric shield (i.e. gain energy C) and collide with obstacles (crystal lattices and impurities) I, long 1) and pass through them.
, j? , I wonder if Lugi has a fever.) (“L-Hey,
[Sunao] is also large in the early stages of consumption, and heat generation in the depths is also large. This 11, "χJf [,,,,,,,,,"7 The present invention actually transfers V electrons (1, 1 does not exist).2:,The consumption of such energy is extremely small, [Examples]] Hereinafter, I will explain ~/Examples of the invention, Mei 17.), Section 1 i
(a)(),))(C) is a non-explosion...Agriculture 5, Yoru 1Lf-
A confinement structure. Examples of the equipment used are also shown. Figure (a) 1
・:',,, >1, 1 is the -ith: i' well, 2 is the thin barrier film,; 3 is the f-th well, ; i is the donor, and the dirt 1 ) or l:) The active region 14c6 is configured. This active region LJ. The barrier region is composed of a shore conductor or Jb with a larger electron-e affinity, and conduction electrons can also be trapped in the barrier region.4,1
That is, the active region is quantum closed, and the structure is 4.
1, thin barrier film 2, 111 units 1. ; It is composed of a conductor (or insulator) or lE) with a smaller electron-philic force. In addition, impurity atoms that serve as donors are added to the thin barrier film, and the conduction electrons generated from the donors are either in the first well or in the first well. exist. The density, energy, barrier height and film thickness of a thin barrier film are:
From Jir-well] to 3 or 3 or I''11, set so that electron-r transitions z7 due to tunneling effect or thermal excitation with a finite probability. Combination of monthly charges used for barrier region and quantum well. As for G a A i, A, s and 071 A S
HΔ1. A s and GaA, s', Ir1P and
Combinations such as As, C1aP and GaInPAs, Sj and 5iGe, Si, (') 2. and S5, 5iGe and Ge are considered.7 Generally, thin barrier @ film 2 and barrier region - You may use a different material from ゛, but you can also use the same material.A concrete example is Pi, and the barrier area is G a A, L.
A s (the ratio of A 1 is, for example, 2.0%), the first and second sixth quantities A: Well], 3 is the G of side]-0rlrn
a A s or l:') 5゛16 bodies, #fa W
nlA and t-, -(: i, J2 n nllll1.(
1') G a A I A s (Jt ratio of ellλ = 15%) is added with -1...53i. The first composition is d'J- instead of O)b= □□y”ri
・It can also be achieved using Shita 4. In place of the power pick-up f-, the l-hole moves 4 each in the bracket area. , an example of τ and 15
"de" is the barrier Q/region, 7. is Si, the first and second quantum wells 1.:3 are 11 bodies made of 5iGe (the ratio of Ge is 15%, for example) with 5 sides and 11 holes, and a thin barrier. Membrane [,
τ''(jl,,nm thick S i Ic-・Accessories B are added1, same figure (e) The regions C5 are arranged in a grid in the barrier region (1).Next, the operation of this device will be explained.3. Each of the active regions shown in FIG. Occurs from 1. 8 conduction 7-4 is the amount r-well 1 or 3 either 11,
゛Exists. Depending on whether the electric current f is in the quantum well or not, this active region is a finite electric dipole efficiency vector. The electric dipole r/efficiency vector d) is expressed by the following formula: 1 ■] 2q, , -d (l is the telegraph r amount of electrons, and vector d is the distance vector of the electron's equilibrium position and donor Therefore, Figure 1 (
, j) has an electric dipole efficiency vector in either the ]-direction or the 1-direction. Arranged in a case A”-shape as shown in Figure 1 (cl)

【、ｆ・構造
では各活性領域が上向きかｔ向きの電気双極子能率ベク
トルを持−）ので１例えばある瞬間の電気双極子の分！
Ｉｌｉを見ると第１図（１Ｙ）のよ・）になっている。 各活性領域の電気双極子−能率ベクトルが独）′Ｉであ
り、活性領域がｎ個ある場合には合剤２ｎ個の分布の体
力が考えられる１、これをディジタル情報と対応させる
規則を定めれば＋１ビットの情報と対応付けすることが
できる。これは１１ビツトの情報を本実施例【こよって
装置内部に表現し２１いるごとになる。各活性領域、の
電気双極子・能率ペクト・ルが独立又・ない場合には、
この装置が表ルア４ζ′きる情報筆は１１ビツト以トど
なる。 この格ｆ・構造を電接にはさんで、ダ・部電界各印加゛
橿れば、粘性領域の電気双極子能率ベクトノ１弓はぼ同
時に変化させることができる１、各活性領域では、列部
電界と他の活性領域が作シ）＠冑の総和からなる電界」
受り、電界変化し応じ（電気双極子能率ベクトルが変化
する。名活性領域は第２図にＡ：Ｘ寸ように、その周り
に極めズ異ツノ性の強い電界分布を作る。ベクトル■・
離れた立春、お１．する双極ｒの作る電界ベクトルトｌ
ｒ）は次式で表さ第１．る、１Ｅ（ｒ）＝［３（ｐ　−
ｒ）ｒ　−ｒ′ｐ］／（４ｘ　ｔ　　ｒ’）電界Ｅは、
第２図に示１ように、電傑双極子のベクトル方向の直線
」二では、電気双極子と同じ方向であるが、電気双極子
・に垂直力向の直ｔｉＡ）、では電気双極子と反対向き
である。電気双極子には、電気双極子を電■方白番−向
けようとする力が働くので、これを利用［７て、ある方
向の電気双極子・能率を増加し７たり、逆に抑制したり
することができる。 これは、活性領域間の情報の伝達を双極子相汀作用で行
っていることになる。イの変化の（１方は。 初期状態及び活性領域間の相１７：作用によ−）で４ノ
、体的に、は様々であるが、これを制御して情報処理装
置どｌで用いることかで・きるにの情報処理装置の扱え
るデータは最大てｆ　ｎピッ１−である。この帳、情報
は光速で伝達するので、超高速に情報（ｊ伝達する。 また、本実施例のように活性領域にもいＣポテンシャル
エネルギが極小となる領域が（量子井戸１及び２Ｑ））
２カ所ある場合番、は（２重極小ボア゛ンシャル構造と
以Ｔ′呼ぶこと番、′する）、特に微小な電界変化で電
気双極子・能率ベク１−ルを大きく変化させることがで
きる。これは活性領域の電子分極率αが極めて人きくな
るｔめである。これを以トに説明する。電子分極率は次
式で定義される。１ｐ　＝　ａ　１号 こ、二でｐは電気双極子能率ベクトル、Ｅは活性領域番
：おける電界ベクトルである。ｉ　□□ｙ−の猷−７分
極率と同様（コ、活性領域の電子分極率は呈了力′ｆの
摂動論を用いて次式で近似的に表わさｊ′ｌ、る。 （χ　＝２　１＜１　　ｌ　　ｑｄ　　ｌ　　２＞ｌ”
／　　（Ｉミｚ　−’　　ｈ　１　）こごで、〈１１は
活性領域の基底状態の状態ベクトルをＩ）　ｉ　ｒ　ａ
　ｃ、のブラ記号を用いて表わし力もの、１２〉は第一
励起状態の状態ベクトルを１）　’＋、　ｒ　ａ　ｃの
クソト記号を用いて表わＩ２力もの、従って＜１．１ｑ
ｄ１２＞はエネルギー表示での電気双極「・能率ベクト
ルｑｄの行列要素、１ス□は基底状態のエネルギ、Ｅ２
．は第一励起状態のエネルギである。簡栄な計算の結果
、障壁膜の障壁高さが高くなるｉ、：従い、この式の分
母のＥ　、　−Ｅ□は単調１：、減少し２、徒ってαは
増大することがわかる。 薄い障壁膜の高さが無限大になると、Ｅ、−Ｅ□は０＆
、なり、αは無限大となる。すなｊ〕ち電界が０でも有
限の電気双極子能率ベクトルを持つ、あるいは永久双極
子を持つようになる５いずれにシ、５ても２重極小ポテ
ンシャルの活性領域では、薄い障壁膜のポテンシャル障
壁の高さによって電子分極率αの大きさを極めて′広い
範囲で制御１．ｓ二どができ、極めて大きなαを・実用
１Ｃきる。１大きな電！−分極率を持、）活性領域、ｉ
７Ｉイの定義から明らかなように一僅かな電界１１．°
対ｊ、でも大きな電領双極γ・能率ベクトル巻・持−）
。 薄い障壁膜の障壁高さを調節し、て大きな電ｒ−分極率
をイｊする活性領域を実現し、これを第１−図のように
格ｆ・状し、″、並へると、近傍の活性領域の電気。 双極を能率ペクト・ルが同力向に揃った状態が実現７で
きる。ご第１．を、第；３図１．４．示す、４：れは、
以ドのような理由１．゛よる。ある一つの活性領域番：
２僅かな電気双極子能率ベクトルが牛したとすると、こ
れは隣の活性領域の場所に小さな電界を作る。電ｒ・分
極率が太さいため、この活性領域は大きな電気双極子能
率ベクトルを持ち、もとの活性領域に”大きな電界を作
る。従〕で、もとの活性領域も大ぎな電気双極子能率ベ
クトルを持つようになる９、７のようなポジ５イブフイ
ードバツクが鷹から閘へと働くと、近い場所にある活性
領域は１１いに同じｈ向の電気双極子能率ベクトルを持
つようになる。 このような活性領域の年回を以−トでは“分域”と呼ぶ
ことにする。活性領域の電気双極子”・能率ベクトルを
スピン磁気、双極ｒ能率ベク１−ルに置き換λれば、本
実施例はちょうど強磁性体ど良く但Ｃいる。磁性体の分
野で・はスピンの揃った領域は分域と呼ば力１でおり、
本発明でもこの呼び名をもらいる。本実施例の分域は、
活性領域が互い１、−７メイドバツクを及ぼしあうため
、極めて安定であり、電弄髪印加しなくとも、電気双極
子能率ベクＩ−ルの向きを保持側る。これは、誘電体物
理の用語を用いると、自発分極を持つと表現ひきる。 ３次元の立方格ｆ−を持つ物質に自発分極が生【：る条
件どし、では下記のものが知られでいる。これは、Ｃ，
Ｋｉｔｔ、ｅｌ著、 Ｉ　Ｉｎ　ｔ　ｒ　ｏ　ｄ　ｕ　ｃ　ｔ　ｊ、　ｏ　ｎ
　　ｔ　ｏ　　ｓ　ｏ　１　ｉ、　ｄｓｔａｔＣｐｈｙ
ｓｉｃｓ、　　　第５版（Ｊｏｈｎ　　Ｗｉｌｅｙ　　
＆　　５ｏｎｓ。 Ｉ　ｎ　ｅ　）　、　４　１、、　７−４１８頁によれ
ば、Ｎα〉・３／４π。 どあられされろ。こ、二で、Ｎは双極イ・の；何度であ
り、本発明では活性領域の密度に対応する１、１−記し
たように、αは薄い障壁膜のボう゛ンシャルの高さを高
くすれば極めて高くできるので、この条ｆ１を満た１の
は容易である。従−〕で、自発分極の実現性は明らかで
ある。 薄い障壁領域の障壁高さ、あるい１４ｊりみを増加させ
ることにより、分極した状態の安定性が向」・するので
、高温まで自発分極が維持できるよう番。 なる。 ３次元のｑ方路ｆ以外の場合５例えば、止ｆｊ格子ある
いは２次元の格子の場合には、上記条件式の右辺の３／
４πが変伏するものの、同様の条件式が成り立・、Ｊ。 この自発分極の向きは、外部から印加する電界によって
反転させることができる。分極（単位体積当たりの電気
双極子能率）と外部電界の関係は。 第４図に示すように、ヒステリシスを持つ関係になるに
のビステリシスを用いて情報の記憶を行うことかできる
。 これまでも自発分極を持つ物質としで、Ｂ　ａ　Ｔ　Ｉ
　０３などの・群の強誘電体物質が知られでいる。これ
ら自然の強誘電体の電気双極子能率ベクトルは５１ミに
結晶を構成するイオンが変位することにより自発分極が
発生していた。本発明１・は、電−ｆ−が移動すること
により電気双ＨＩＬｉ−能率ベクトルが生じる点でこれ
らとは大ぎな相違がある。 電子はイオンよりも遥かに軽いので、本発明は。 自然の強誘電体に比べ、電界に対する応答速度ははるか
に高速である。 本実施例の構造を電極間【、はさみ込めば、高誘電率で
か−）超高速応答’ｉ３Ｊ能なキャパシタが形成できる
。ＢａＴｊ、０．などの強誘電体は１本質的に誘電率が
高いが、イオンの変位によって高い誘電率を実現してい
るために、応答速度が低速であった。本発明では電子の
変位によって高い誘電率を実現しているため、応答速度
は通常の強誘電体よりも３桁以上高速である。 量子井戸の幅を大きく設計すると、電子の移動できる範
囲が広がるので、誘電率は人きくなる４゜まブ、量子−
閉じ込め構造の密ＩＢ′各増加さゼ・る（格ｆ・間隔を
矩くする）ことによって、竜ｆ・閉じ込めａ造間の双極
子相ｙｚ作用が強まるの°乙Ｎ〕はり誘電率は高くなる
。 ご汎まで゛ｌ′７導体超格ｒ構造は盛ん（１，゛研究さ
れζきノーξが、異種のｔ導体を組み合わせて、移動度
、バンドギャップ等の物性定数が異なる半導棒巻実現す
るに留まン丁いた。、これに対しＬ、本発明は、半導体
を組み合わせＣ１強誘電体とい・う全く質的に違う物質
ど同様の性質が実現ζ；きる点ぴ従来とは、大きく異な
、−〕でおり、画期的な発明と考えられる。 このように自発分極及び分域構造を有（る本実施例では
、外部電界の印加により分域の発生、消去及び境界位置
の移動がｉ３Ｊ能である。 本発明では、ｊｉ　、：ｊ’ｉ−閉じ込め構造の電気双
極イの空間分布により情報を表現Ｊるので、従来のトラ
ンジスタ回路で・の情報の表現力λム１．比べ様４・な
利点がある。（従来のトランジスタ回路τ・は、トラン
ジスタはスイッチどし、て機能し、１・うン・′クスタ
がオン状態となるかオフ状態となるか釦う“イジタル伯
号ど対応させ”又いる７、この時、信号は金属配線中の
電位としであ↓′）われろ７）電餐、双極了は、電界１
．：’、　にっ−て容易し、向き・太き、Ｎを制御４゛
る５゛２ができる。従って、金属の配線を用いなくとも
４遠距離から向き人きざを変化さｌ、るご、１が′で・
きる１、すなわち、配線無しし゛情報を伝達で戸・ｄ）
１、また、電気双極子の向きや大きさ本・−変えるの１
．−は、１・；）ンジスタのように電流本流４必掌がな
いの“Ｃ７本発明は本質的（、、超低消費型！ｊｊｉの
動性シ、゛向いでいる。 電餐双極子”間の相−ｈ７作用も光の伝擢・速度７了伝
わるの１・、極めて高速である。７情報の伝達速度し関
して、従来の半導体素子のよ・）な量子・の飽和速度に
起因する制限を受：、ｊない。 本発明は、有限の分極を電源）’、ｒ　Ｌ　＆、−保持
ズ・きるので、分極の向き・大きさを場所により変化さ
ｔｏｙｔ記録Ｉ３，１お番づば、記憶媒体と（２て用い
る、−とができる。亮密度シ、量ｆ−閉じ込め構造本、
配列するととじより、通常の！ｔ１″導体記憶装置より
遥か１２、−高い記憶密、１ｇ′も・得るごとができる
。また、磁気蟲己録で・は書き込み時に！１１１場を発
生する必要があり、５？の時大きな電流本流１必要があ
るが５本発明では電場を発生４−るた１．）“τ・よい
ので、書き込み装置の消費電力４サイズは磁戴記録に比
へ遥かに小さなもの２・なる。また、本発明は半導体を
用いしいるプ、め、この記憶媒体と同一材料の１−に、
従来の゛ヒ導体ｉバイス・回路る・作成することができ
るので記憶の読みだし、書き込み回路２通信用回路あイ
；）いは伯［乞処理回路等ター従来技術ご作成１′イト
二とも容易である。 ［実施例］　２ 本発明を用いた第２．０実施例を以Ｆ番二説、明する１
、第５図は本発明による不揮発性ンンダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ）の記憶セルの用いる電界効果型トランジス
タを示橿゛。 ここで、８はｐ型シリコン基板、９はｒｌ　”領域から
なるソース領域、Ｉ、０は同じくｎ４′領域からなるド
レイン領域、１〕はソース＠Ｔ・、１−２ば薄い障壁膜
、Ｊ−３はグー１一端子、ｊ、・・ｔはゲ　１・電極、
〕５は障壁領域、Ｉ６は量子１４”Ｉ机　１゛７は１司
ツイン端Ｆζ・ある。量子井戸は多結晶！ζ１からなり
、薄い障壁膜は、電ｆのトンネル巾、流か流牡る程度に
薄く、かつｌｌ型にト　−ブされたＳｌ、　０２１ｌＷ
−（３あイ）１、障Φ″領域、、量子井戸、薄い障壁Ｉ
Ｊシ〜がらゲ　１、紗７林膜（１８）が構１戊、される
１７、＝７の中には第−歴び第二、活性領域１（１９，
２０）が含ま１シる１、次し、−この絶縁ター・ト型電
界効果ｉ”　ｌ−ラノジスタの動作Ｇ’、　’１’；　
（１；図を８用いて説明４”る、、ゲ　１−＃；糾ｊ）
ｖ１８の中では、第６［”！　（ａ）、（ｂ）Ｉｃ示１
２．通りの状態が安定して存在４る。１即も、電気双極
子がｆ−向きの状態と下向きの状態ひある。薄いＳｘＯ
，ＩＩ＠のドナ〜不純物からイｅ　＋、：：、る伝導電
子１．Ｌ量ｆ＃戸に分布４゛る。薄いＳｉＣ弓膜の領域
Ｔ′は、ポテンシャルエネルギが高いため、電ｒ−の存
０確率は必然的に小さくなる。このため番、゛わずかな
熱揺らぎ＆Ｊよって中心からＨ，ｆした量子−井戸に電
ｆ・はイ（：りしやすくなる。従って有′限の電気双極
子が発生しやすい。第一の活性領域２．０が」−向きの
電餐双極イ°を持）５ト汽、　ＩＮ、、＝：：、の活性
類−１二゛目、Ｌ゛向きの□ヵ、［，１カ＋１８　ｈ、
　Ｚ６５、。−７°門ふ、□ｍ　４＋、ｌｌ、ｉよ＜”
　ＬＪ：　ｌ、。 −１向きの電気双梼“ｒが生じイ）。４゛′の第一の活
個領域の電気双（ａ子は第・の活性領域ｊ　ｉ；″やは
り−Ｙ−向きの電界’＋ｉ：：　４’ｉるのζ′、第・
の活性領域の−ｊ向きの電気、双極−ｊ’ｆｆ）を率・
ペクト・ル・は４．すま４人ｅ　＜なイ’、’）　、１
．１、゛スＩ−述べたボジアイブソイ　Ｆバックの動子
、ＩＪまり。 １向ぎの状態が安定“ζ“ｋ）イ１５Ｚとがわか−）た
６ま−）たく同様の議論がト向戸）の電気双彬１′、の
状焦Ｊ　（、：“）いても成、〈シ゛も、やは１・１安
定５１・なイＣ，，４“□゛のよう１１．−１２で、こ
のゲート絶糾肪目８は内部１．、：１１．２．“）の安
定状態を持）。ごの絶縁ゲ　ｌ・型室、ｙＩ効外！、Ｉ
・つンぐノ２（夕のソース、ド１．フィンを接地し２で
、ゲート電極）１．”印加する電月た１、変化、へぜイ
；）、ト第′／図１：’、’、、、　：ｑ”：　ｉ−Ｊ
−、、うなヒス９リジ入夕持）電流電圧特性が得ｔ″）
れる。ゲートソース間電圧が０〜１時（１，も、ドレイ
ン電流が流才し２る状態と流ｉ１、ない状態が実現４（
・き゛る。 以上の性質本・丁月１いるごと番１．より、不揮発の（
電源が接続６さＪｌ置、いないときにもデータを保持４
゛る）ＲＡ　Ｍが実１０．　”’？：きる。この構成の
一例鴫一箱８回しｙｙＲ’ｉ’−＝　２９は行方向う“
：」−ド回路、２．１は１ハード線、２　”７１．Ｊ：
、　ｉ、１ｉｉｉｌンｌ＝　０−ル綜、２２．は３”−
夕１ａ、２６はメモリセル、２４は通常の紳、緑ゲ　１
・型電界効果ｌ−つンジスタ奮用いブ選択トジンジスタ
、２５は第：１図で説明ｃ、　ｙ−’、　’々定麩４．
１各イ１゛づイ：）電界効果型ｌびレンジスタ１．．よ
る記憶ｌ・ノ”、・心、パスタ、２８、ハ列メ５　向チ
ー、、、：：：１−　Ｆ　／　ｐ択回Ｍ、、　？１．Ｉ
びｊｙｙ　：、、、ｉ　人回芹δ　で・ｋ）　る　、・ ：、、’：　ノ’ｌ”　ｊ’ｉｌｌ　発１１＜　Ａ　Ｆ
ｉ、４ノ害＠　ｄミ）ｊ＜ヒ、、　ｖ５　ミ出ＬＩＱ、
Ｈ什４次に説明′４ζ°）１．否き込み１；ｔ、は選択
、Ｉ　Ｚ）ワ１、線杢１］ｈ”　ｉ））ハイし”する。 ぞのイ也のリー叫・線（，１、Ｌ１〜である。次１．．
書きｊ、尽みブいビットのＪント目−ル線を；ｉＦ、！
１１込みｔｔ　ａ　ｉｌ：：：、　ｔ５、テータ線本Ｉ
−、１−１ｙベルト、７する。１ごのビットのＳ１１憶
１・７シジ人夕のり−＋−・は書き込み電１１４　＋−
＋ツインはＩｌｌ］−１ｙベルとフ：４・るのζ・、記
憶１−シ゛〆ジスタは低しきい値の状態、〕なる１、す
なわち、ごのピッ１−の７メトすｉ、：ｌａ、１Ｔｉｌ
−が書き込まれｌニー、　、、次器、ハ・イを書き込む
場合Ｌニー、　ｉよ以上のＩＩ−書き込みの動作の後１
：”、　−１：、／　ｌ・１１−ル線をｒｌ・〜にＩ、
１゜か°、〕ハイを書きｉ人みブ、−いス（゛す１−ル
のデータ線！：けを書ぎ込みミル胃１．゛する。二のど
轡８ル憶トラノジスタのゲ　トソー＝人間しは１１〜１
．・・・ベル、ドレインソー人間には書き込み用電圧か
ら選択トランジスタのしきい電、圧だ４１低いレベルが
印加される。従１．て、ゲートドレイン間１．、”はン
イノ”大極性で書き込み用型ｉ＝が印加さぁ、Ｍｉ２憶
トノンジスタは高ｊ、きい鎖状態となン、°〕。橿なわ
ち、ハイが書き込まれる１、 読み！でし２時１、；は、ワード線をハづレベルレ、用
・で１選択トランジスタをオン状態とし、−１ントロ　
ル線をローレベル、データ練製（読みだし用の）ハイレ
ベルと４“る。記憶１−うンジスタが低しきい鎖状態と
なっている、メモリヤ“ルでは、記憶ｌ−ランジスタ、
選択トランジスタどもにオン状態となるので・、データ
線の電荷をメモリセルが放電し、５’−タ縁の電位がド
がる。記憶トランジスタが亮し５きい鎖状態どな、）で
いるメモリセルでは、データ線はハイレベルのままであ
る。このデータ線のイ苫号をセンスどンブで増−し、グ
部ｌ＼出力！１−読みだし、動作が完了°する１゜ 書き込み用の電１ヂは読みだ１、用の電圧。］：１・１
４：１高く討□定する。この実際のｔＩ干値は記憶１へ
ラソジスタの１．スうリシス特性により決める。 従来、゛４′導体不揮発刊メモリ゛ン？ば紗１経膜を介
）２て電信る注Ａ　Ｌ、ムリ引き゛抜いノーリ］−るた
め１１１、絶縁膜の長期的な疲・″ｌ目、〜より、５′
−夕の書、き摸メ、同数に゛制限があ−，ｆ：＝　、、
締縁膜玄薄く４”れば、書替λ同数は向１−１４るが、
これζ８・はう−タの保持期間が知くな−）て１゜、ま
う。また、データの消去／゛書替には、絶縁膜を介１．
Ｃ電荷を注入゛する必要があり、ミリセカンド程度の時
間が必要でぼり・）た７、ご′７れらのごとより、計算
機のマシンサイクル毎にデータタ書き替λるような用途
番、＝１４゛適さなか−）た。 ご、れし、１苅し２１５本実施例゛に〜は双極子°相ｌ
ｊ作用し〕よるポジティブフィードバックに、上っＣデ
ータ保持を行−Ｊ′１；いる。１なオ〕も、紛、ａゲル
（・内部に２つの状態を安定番５．保−）働きがある。 徒−〉で、薄い障壁膜の厚さ右〕Ｏオングストローム」
ス■：（ＸＸ薄くしても、記憶の保持には影響がない。 従・って、上記長期疲労の問題は回避できる。牲＋：：
＝、、＝の薄い障壁膜は」”、ネルギ　ギャップの大き
い一゛１′導体番、より構成するごともマ・、き、この
場合は、かト月Ｊ厚い膜を用いても、長期疲労の問題は
ない。また、ご：の記憶装置のチー・りの消去あるいは
書替；λ鴫間ル、１゛、極めて高速で旋）す１ゴノ秒以
−１・にできる、１これＩｆ。 書替え時には少数のキャリアが障壁膜の上か！″１１・
へ（あるい１、１．１シか１こ１１−へ）移！ＩＪづる
だｉｔ　ζ・よいからである。 ［実施例１：′３ 本発明の第：３の実施例巻具１・に説明４る。第５〕図
（ａ）は本発明１２．−よる記憶装置の・例呑示４゜同
図（ｃ）＆、示すよっに、第一の実施例と１−様に、第
一・量ｆ月戸Ｓ（５，第一“−量イ井；’ｉ　３６　、
薄い障壁膜；（４からなる活性領域３」が障壁領域：３
′７の中に！８′ｊ′−状し埋め込Ｊ、第１．Ｔ：いる
。第−量ｆ″４〕゛Ｊ−１３５、第二量“１′−井戸：
（６は障壁Ｎｉ域；代７よりで４゛・親和力の人さい材
料番、より構成さオし、薄い障壁膜：３４は第−量ｒ・
井戸３５、第゛、斌ｒ−井戸：３にい（九よりも電子Ｒ
相方のホさな材料かＪ′」なる、、　３３はドブ−不純
物である。第　の実施例どの違いは。 第−斌イ“井戸：３りの雷ブ′親和力が第−伝Ｆｊｆリ
−１：（にの電子親和力よりも大きく設定３ヘト、°；
□いイ、点であり、中独の活性領域で・考；ｉ（るど電
］′・は第・鮭了井戸３　Ｅ５　＆、安定し１存在４”
−６、。 この活性領域は、薄膜状の障壁領域の中く”・格１パ構
造をし、でおり、：３０は゛ｔ″導体ＡＴ）ろい（，１
金属か１＝〕なる制御＠極、：３８は＋１＋半導体かＩ
い：ノ・る接地領域て・ある１、 次れ、二の動ｆｇＬ１−．．〕いｌ説明する、格１状Ｌ
、゛配列し、た活性領域は、第１の実施例と全く同様の
機梗によって、自発分極を持ち−）る。本実施例の場６
には、第・量子井戸が第−量ｆ−井戸よりも電、Ｔ−親
和力が大きいので、電ｆ−の存イＩ（は第一・敏了井戸
の力が人ぎくなる。３従・・）て１・向きの電気双極−
ｒ（あるいは自発分極）が発ｔｉシや邊い。但１１１、
本実施例では全体の形状杏膜形状どし了−いるため（水
甲力向の・１法が垂直方向の・１法１．５”ｊｔべ″（
、ずっと大きい）、反分極場が生じる。ん：分椿楊は、
膜状の物質が分極したとき番、表面１．：Ｃきる霞石Ｉ
、１よ−ｌｌズリる電界であり、物質内＠貸ノ）分極を
、小さく−する向き。）、なる９、この反分極場の！、
−めψ７、第９図（ｂ）第４．−示づようｔへ上向きの
反転しｔ自発分極を有する微小領域（以後反転分極領域
ｐ・呼ぶ）３］が安定１，５て存在することができる１
、この反転分極岨１３１の存在ばノスＦのよう番、定式
化することかぐきる。この系の」省ルギーは、以上の：
３項よりなイ）。 Ｕ　Ｔ　：”　Ｕ　Ｗ　＋　Ｕ−，７Ｅ＋τＪ。 二こで、１３丁はトータルの二老ルギて゛おり、　様し
、Ｔ向きに分極１９．ているＳ伯を基準と（、−、、”
Ｕいイ）１、Ｕ管は反転分極領域とぞの他の領域の間の
Ｓ移領域の存在によるエネルギーの増加分、ＮＪＥは反
転分極領域と外部電界との相り作用を表わす項、ＵＤは
反分極場と反転分極領域の相ｊ１：作用を表わす項であ
る。反転分極領域を・対称性より円形であると仮定する
と、以〜トの解和式、が得ｒ）れる、１従ｗ＝２　π　
ｒ　σ Ｔ、Ｊ　＃　　二　２　　宍、：　　ｒ　　”　　Ｐ　
ｓ　　　（ｋ：　　ｅ　ｘ　＋　　＋　Δ　φ　／　　
ｑ　　ｄ　　）Ｌ、Ｊ　１）　：：：：　−２，７１ｒ
　２Ｐ　ｓ　Ｐ　ｓ　（’Ｊ−２Ｎ　）　　／　Ｅごこ
で、１・は反転分極領域の半径、（〕は単位面積当たり
の遷移領域の一ゴネルギ・〜、Ｐｓは自発分極（））大
きさ、】・１ｅｘｔは膜し一垂直方向゛１・向きの舊部
電稈、Δφば、第・＃Ｌｆ井戸ど第二３量子井戸の間の
電ｆ親和力の差、ｆｉｌは電Ｔ・の電４ｈ量、ｄは第一
・ｔ１′井戸と第二量ｒ・井戸の中心間の距離、Ｎは反
電場係数（直杆２　ｒが膜厚すと等し、くなった１１き
約Ｊ／３となり、Ｘ・が犬ぎくなるに従い鴨■Ｊ減少す
る）、　　ｋｉ廿量子・井戸の誘電率である４、この実
＃！例では夕）部かｔ）は電界は印加していないが、第
一・坂！井戸ど第　量子井戸とで電子親相方の違う１料
を用いることにより、Δφ／　ｑ　ｄが有限値である、
この式によ・−）で、エネルギーの半径１・に対する依
存性４求めると第１０図のよう番、゛なる５、同図１９
．よれば、ｒの安定な点どしてｒ＝○どｒ＝ｒ、、の２
つの条件がある４、ｒ＝０の点は、−様に分極（，５で
、反転分極が無い壕１合であり、ｒ＝ｒ、は′４′二径
１・。の反転分極領域が発１する場合に相当４る。ごの
どちらの条ｎ：　＋：”おいても、−度その状態番、２
なると、状態を継続１１’−，６、従って」−シｉ反転
分極領域をディジタル信号の７１１１１あるいは＋１０
１１と対応させ１“γイジタル情報の記録Ｌ６用いるこ
とができろ１、このような、反転分極は膜の方線ノ】自
と実質的し、Ｓ（宥１１．−電界を印加し、該電界な制
御づること[, f structure, each active region has an electric dipole efficiency vector pointing upward or t -), so 1, for example, the electric dipole at a certain moment!
If you look at Ili, it looks like this in Figure 1 (1Y). The electric dipole-efficiency vector of each active region is `I), and if there are n active regions, a physical strength distribution of 2n combinations can be considered1, and a rule is established to correspond this to digital information. If so, it can be associated with +1 bit of information. This means that in this embodiment, 11 bits of information are expressed within the device every 21 bits. If the electric dipole/efficiency spectrum of each active region is independent or absent,
The information pen that this device has a surface lure of 4ζ' is louder than 11 bits. By sandwiching this structure between electric connections and applying an electric field to each part, the electric dipole efficiency vector in the viscous region can be changed almost simultaneously. The electric field is the sum of the electric field and the other active regions.
As the electric field changes, the electric dipole efficiency vector changes.The active region creates an extremely sharp and strong electric field distribution around it, as shown in the A:X dimension in Figure 2.The vector ■・
First day of spring away, 1. The electric field vector t created by the bipolar r
r) is expressed by the following formula. , 1E(r)=[3(p −
r) r - r'p]/(4x tr') The electric field E is
As shown in Fig. 2, a straight line in the vector direction of the electric dipole is in the same direction as the electric dipole, but a straight line in the direction of force perpendicular to the electric dipole is the same as the electric dipole. It's in the opposite direction. There is a force acting on an electric dipole that tries to direct the electric dipole in the direction of the electric current, so this can be used to increase the efficiency of the electric dipole in a certain direction or to suppress it. can do. This means that information is transmitted between active regions by dipole phase action. (1) The change in A (1) is the phase between the initial state and the active region (17: depending on the action), and although there are various physical changes, it is possible to control this and use it in an information processing device. The maximum amount of data that can be handled by Kotokade/Kiruni's information processing device is fnpi1-. In this case, since information is transmitted at the speed of light, information (j) is transmitted at extremely high speed. Also, as in this example, there are regions in the active region where the C potential energy is minimal (quantum wells 1 and 2Q).
In the case where there are two locations (hereinafter referred to as a double minimal boreal structure), the electric dipole/efficiency vector can be greatly changed by a particularly small change in the electric field. This is because the electronic polarizability α of the active region becomes extremely sensitive. This will be explained below. The electronic polarizability is defined by the following equation. 1p = a 1, 2, p is the electric dipole efficiency vector, and E is the electric field vector in the active region number. The electronic polarizability of the active region is approximately expressed by the following equation using the perturbation theory of the force 'f'. 2 1<1 l qd l 2>l”
/ (Imiz −' h 1 ) Here, <11 is the state vector of the ground state of the active region I) i r a
The force is expressed using the bulla symbol of c, and 12〉 is the state vector of the first excited state.
d12> is the electric dipole in energy expression, the matrix element of the efficiency vector qd, 1st square is the ground state energy, E2
．． is the energy of the first excited state. As a result of a simple calculation, it can be seen that the barrier height of the barrier film increases i: Therefore, the denominator of this equation, E, -E□, decreases monotonically by 1:,2, and α increases. . When the height of the thin barrier film becomes infinite, E, -E□ become 0&
, and α becomes infinite. In other words, even when the electric field is 0, it has a finite electric dipole efficiency vector or a permanent dipole. The magnitude of the electronic polarizability α can be controlled over a very wide range by controlling the height of the barrier.1. It is possible to obtain an extremely large α for practical use by 1C. 1 Big electricity! - has polarizability,) active region, i
As is clear from the definition of 7I-a, a slight electric field 11. °
pair j, but large electric field dipole γ・efficiency vector winding・hold−)
. By adjusting the barrier height of the thin barrier film, an active region with a large electric polarizability is realized, and when it is arranged in a case f-shape as shown in Fig. 1, Electricity in the nearby active region.It is possible to realize a state in which the efficiency vectors of the dipoles are aligned in the same force direction7.
Reasons like below 1. It depends. One active area number:
2 If a small electric dipole efficiency vector is generated, this creates a small electric field at the location of the adjacent active region. Because the electric polarizability is large, this active region has a large electric dipole efficiency vector, creating a large electric field in the original active region. When a positive 5 feedback like 9 and 7 acts from the hawk to the lock, the nearby active regions 11 will have the same electric dipole efficiency vector in the h direction. Hereinafter, we will refer to the annual cycle of the active region as a "domain".Replace the electric dipole/efficiency vector of the active region with the spin magnetic, dipole r-efficiency vector. If λ, this embodiment is just as good as a ferromagnetic material, provided that C is the case. In the field of magnetic materials, a region with aligned spins is called a domain and has a force of 1.
The present invention also receives this name. The domain of this example is
Since the active regions exert 1 and -7 made backs on each other, it is extremely stable, and the direction of the electric dipole efficiency vector I is maintained even without the application of electric current. Using the terminology of dielectric physics, this can be expressed as having spontaneous polarization. The following conditions are known for spontaneous polarization to occur in a three-dimensional cubic f-substance. This is C,
Kitt, el, I Introduced, on
tos o 1 i, dstatCphy
sics, 5th edition (John Wiley
& 5oz. According to Ine), 41, pp. 7-418, Nα〉・3/4π. Hail to you! Here, N is the number of degrees of the bipolar equation, and in the present invention, α corresponds to the density of the active region.As mentioned above, α increases the vertical height of the thin barrier film. If this is done, it can be made extremely high, so it is easy to satisfy this condition f1 and make it 1. ], the feasibility of spontaneous polarization is clear. By increasing the barrier height of the thin barrier region or the 14j limit, the stability of the polarized state can be improved, so that spontaneous polarization can be maintained up to high temperatures. Become. Cases other than 3-dimensional q-direction f 5 For example, in the case of a stop fj lattice or a 2-dimensional lattice, 3/ of the right side of the above conditional expression
Although 4π changes, the same conditional expression holds true.J. The direction of this spontaneous polarization can be reversed by an externally applied electric field. What is the relationship between polarization (electric dipole efficiency per unit volume) and external electric field? As shown in FIG. 4, information can be stored using bisteresis in a relationship with hysteresis. Until now, B a T I has been treated as a substance with spontaneous polarization.
Ferroelectric materials of the group such as 03 are known. In the electric dipole efficiency vectors of these natural ferroelectric materials, spontaneous polarization occurs due to the displacement of ions constituting the crystals. The present invention 1 is significantly different from these in that an electric double HILi-efficiency vector is generated by the movement of electric f-. This invention is because electrons are much lighter than ions. Compared to natural ferroelectric materials, the response speed to electric fields is much faster. If the structure of this embodiment is sandwiched between electrodes, a capacitor with a high dielectric constant and ultra-high speed response can be formed. BaTj, 0. Ferroelectric materials such as 1 inherently have a high dielectric constant, but because the high dielectric constant is achieved by the displacement of ions, the response speed is slow. Since the present invention achieves a high dielectric constant through electron displacement, the response speed is three orders of magnitude faster than that of ordinary ferroelectric materials. If the width of the quantum well is designed to be large, the range in which electrons can move will be expanded, and the dielectric constant will be increased to 4°, which is a quantum well.
By increasing the density of the confinement structure IB' (by making the case f and the interval rectangular), the dipole phase yz action between the dragon f and the confinement a structure is strengthened. Become.゛L'7 conductor supercative r structure is widely used (1, ゛Research has been conducted on On the other hand, the present invention combines semiconductors to create a C1 ferroelectric material, which achieves properties similar to those of qualitatively different materials. This is considered to be a groundbreaking invention. In this example, which has spontaneous polarization and a domain structure, the generation and erasure of domains and the movement of the boundary position are achieved by applying an external electric field. In the present invention, since information is expressed by the spatial distribution of electric dipoles in the ji, :j'i-confined structure, the ability to express information in the conventional transistor circuit is (In the conventional transistor circuit τ, the transistor functions like a switch, and there is no "digital circuit" that can be pressed to turn the transistor on or off.) 7) At this time, the signal is the electric potential in the metal wiring.
．． :', It's easy to control the direction, thickness, and N, and you can do 4'' to 5''2. Therefore, without using metal wiring, it is possible to change the orientation of the person from a long distance.
1. In other words, information can be transmitted without wiring.d)
1. Also, change the direction and size of the electric dipole.1
．． - is 1. ;) There is no main current 4 required like the resistor. ``C7 This invention is essentially (,, ultra-low consumption type! The dynamics of jji is suitable for electric dipole.) The phase-h7 action between the two is also extremely fast, as the transmission speed of light is 1.7.7 The transmission speed of information is due to the saturation speed of the quanta of conventional semiconductor devices. There are no restrictions to do so. Since the present invention can maintain a finite polarization (power supply)', r L &, -, the direction and magnitude of polarization can be changed depending on the location. Use, - can be done. Light density shi, quantity f - confinement structure book,
Arranging and binding is better than normal! t1'' memory density is much higher than that of conductor storage devices, and it is possible to obtain as much as 1g'.In addition, in magnetic recording, it is necessary to generate a !111 field when writing, and a large current is generated when 5? However, in the present invention, the electric field is generated 4-[tau], so the power consumption of the writing device is much smaller than that of magnetic recording. Further, the present invention provides a memory card using a semiconductor, and a material 1- made of the same material as this storage medium.
Since it is possible to create a conventional conductor i-device circuit, it is possible to create a memory read/write circuit, 2 communication circuits, etc. It's easy. [Example] 2 Example 2.0 using the present invention will be explained below in No. 2. 1
FIG. 5 shows a field effect transistor used in a storage cell of a non-volatile random access memory (RAM) according to the present invention. Here, 8 is a p-type silicon substrate, 9 is a source region made of an rl'' region, I, 0 is a drain region also made of an n4' region, 1] is a source @T, 1-2 is a thin barrier film, J -3 is Goo 1-terminal, j,...t is Ge 1-electrode,
] 5 is a barrier region, I6 is a quantum 14" 021lW
-(3A) 1, barrier Φ″ region, quantum well, thin barrier I
J Shi ~ Garage 1, the gauze 7 forest film (18) is structured 1, 17, = 7 contains the 1st - 2nd active region 1 (19,
20) includes 1, then - this insulated field effect i'' l- operation of the lanozister G', '1';
(1; Explain using diagram 8)
In v18, the 6th [”! (a), (b) Ic indication 1
2. The street condition is stable and exists4. 1. There are two states in which the electric dipole is in the f-direction and a state in which it is in the downward direction. Thin SxO
, II@ donor ~ from impurity e +, ::, conduction electrons 1. The distribution of L amount f# is 4゛. Since the region T' of the thin SiC arch membrane has a high potential energy, the probability that the electric current r- exists is necessarily small. For this reason, due to slight thermal fluctuations, it becomes easy for the electric current f to be generated in the quantum well located H and f from the center.Therefore, a finite electric dipole is likely to occur. Region 2.0 has an electrical dipole I° in the − direction) 5 points, IN, , =::, the active class −1 2nd, □ka in the L direction, [, 1+18 h ,
Z65. -7°monfu, □m 4+, ll, iyo<”
LJ: l. An electric field "r" is generated in the -1 direction (a).An electric field "r" is generated in the first active region of 4' (a) is the second active region j i; : 4'iru's ζ', th.
Electricity in the -j direction of the active region, bipolar -j'ff) is expressed as
Pect le is 4. Summa 4 people e <nai','), 1
．． 1. I-Said Body Absoy F-back movement, IJ Mari. Even if the state in the direction of 1 is stable "ζ"k) I15Z and the state J (, : "), a similar argument can be made Formed, <Shi is now 1.1 stable 51.C,,4"□゛11. -12, this gate absolute fat eye 8 is internal 1. , :11.2. “) has a stable state).Insulating gel l・type chamber,yI is out of effect!,I
・Tsunguno 2 (Yu source, do 1. Ground the fin and 2, gate electrode) 1. ``Applying electric power 1, change, hezei;), t'/Figure 1:',',,, :q'': i-J
- Current voltage characteristics are good
It will be done. When the gate-source voltage is 0 to 1 (1, also, the state in which the drain current flows 2 and the state in which there is no flow i1 is realized 4 (
・It's ringing. The above properties book: 1. More, non-volatile (
Retains data even when power is not connected 6Jl
) RAM is actually 10. ``'?: Can be done. An example of this configuration is 8 times per box yyR'i'-= 29 goes in the direction of direction.
:''-hard circuit, 2.1 is 1 hard wire, 2''71.J:
, i, liiil=0-ru, 22. is 3”-
1a, 26 is a memory cell, 24 is a normal gentleman, green game 1
・Type field effect L-selective resistor, 25 is explained in Figure 1 c, y-', '4.
1 Each type:) Field effect type range star 1. ．． Memories by "l・ノ",・heart,pasta,28,Hareme5mukaichi,,,:::1-F/p selection times M,, ?1.I
bijyy :,,,i person's turn δ de・k) ru ,・ :,,':ノ'l''j'ill 11< A F
i, 4 no harm @ dmi) j<hi,, v5 MI output LIQ,
4 Next explanation'4ζ°) 1. 1; t is selected, I Z) Wa 1, Line 1] h" i)) High". Zono Iya's Lee shout/line (, 1, L1~.Next 1...
Write the J-th line of the exhausted bit; iF,!
11 included tt a il:::, t5, theta line book I
-, 1-1y belt, 7. 1 bit of S11 memory 1.7 Shiji person evening Nori -+-・Writing power 114 +-
+Twin is Ill]-1y bell and f: 4-run's ζ-, memory 1-sister is in a low threshold state,] becomes 1, that is, Gono-pi-1-'s 7th method i,: la, 1Til
If - is written, L knee, next unit, H, I is written.
:”, −1:, / l・11-le line to rl・〜I,
1゜゜゜,〕Write a high, -is (゛1-le's data line!): Write a digit and do a mill stomach 1.゛. =Human beings are 11-1
．． ...A level 41 lower than the write voltage, which is the threshold voltage of the selection transistor, is applied to the bell and drain sources. Follow 1. Between gate and drain 1. , ``H'' is applied with a high polarity write type i=, and the Mi2 memory transistor is high j, and is in a high chain state. 1. Reading! At 2 o'clock 1, ; the word line is set to level 1, the 1 selection transistor is turned on at -1 tr.
The memory line is set to low level and the data preparation (reading) high level.In the memory line where the memory 1 register is in a low threshold chain state,
Since the selection transistors are turned on, the memory cell discharges the charge on the data line, and the potential at the 5'-ta edge drops. In a memory cell where the storage transistor is lit and in a five-threshold state, etc., the data line remains high. The signal of this data line is increased by the sense drum, and the signal is output from the signal block! 1-Reading and operation completed 1°Writing voltage 1 is the voltage for reading 1. ]:1・1
4:1 high □ discussion. This actual tI low price is stored in memory 1 in Lasogister 1. Determined by the lysis characteristics. Conventionally, ``4'' conductor non-volatile memory? 111, long-term fatigue of the insulating film, 5'
-Evening book, copy, there is a limit to the same number-, f:= ,,
If the cerclage membrane is thinner by 4", the rewriting λ will be 1-14 in the direction, but
I don't know the holding period of this ζ8/motor. In addition, when erasing/rewriting data, an insulating film is used.
It is necessary to inject the C charge, which requires a time of about milliseconds.7 From the above, the application number where the data is rewritten every machine cycle of the computer, = 14゛Not suitable-). In this example, there is a dipole phase l.
Due to the positive feedback caused by J'1; 1) also has the function of powder and a gel (・maintaining two stable states inside). The thickness of the thin barrier film is O angstroms.
S: (XX Even if it is thinned, it has no effect on memory retention. Therefore, the above-mentioned problem of long-term fatigue can be avoided. Sacrifice +::
A thin barrier film of =,,= can also be constructed from a conductor number with a large energy gap.In this case, even if a thick film is used, long-term fatigue There is no problem.Also, if you erase or rewrite the memory of your storage device; During rewriting, a small number of carriers are on the barrier film!''11.
Move to (or 1, 1.1shi or 1ko11-)! IJ Zuruda it ζ・Because it's good. [Embodiment 1:'3 The following is a description of the winding device 1 of the third embodiment of the present invention. 5] Figure (a) shows the invention 12. Example of a storage device according to 4゜(c) I;'i 36,
Thin barrier film; (active region 3 consisting of 4) is barrier region: 3
In '7! 8'j'-shaped embedding J, 1st. T: Yes. Second quantity f''4゛J-135, second quantity "1'-well:
(6 is a barrier Ni region; 7 is a material number with a low affinity of 4゛, and is composed of a thin barrier film: 34 is the -th amount r.
Well 35, No.
The other material, J', 33 is a dirty impurity. What is the difference between the second embodiment? The affinity of the thunderbolts of the 3rd well is set to be greater than the electron affinity of the 3rd generation Fjf Lee 1: (3 heto, °;
□I, it is a point, and in the active area of China and Germany, I (Rudoden)' is the first salmon well 3 E5 &, stable 1 existence 4"
-6. This active region has a 1-layer structure inside a thin film-like barrier region.
Metal or 1 =] control@pole, :38 is +1 + semiconductor or I
I: The ground contact area is first, then second, fgL1-. ．． 〕I explain, case 1 case L
The arranged active regions have spontaneous polarization due to exactly the same mechanism as in the first embodiment. Situation 6 of this example
Since the electric and T-affinity of the first quantum well is larger than that of the third quantum well, the existence of electric f-I (I) makes the power of the first well well more impressive.・）te 1・Electric dipole in the direction −
r (or spontaneous polarization) is generated or near. However, 111,
In this example, since the overall shape is an apricot shape (the 1st direction in the water drop force direction is 1.5"jtbe" in the vertical direction)
, much larger), a depolarizing field results. Hmm: Buntsubaki Yang is
When the film-like substance is polarized, the surface 1. :C Kiru Kasaishi I
, is an electric field that deviates from 1, and the direction that makes the polarization within the substance smaller. ), becomes 9, of this antipolarization field! ,
-Me ψ7, Figure 9(b) 4th. - As shown, a small region (hereinafter referred to as an inverted polarization region p) 3] having an upwardly reversed spontaneous polarization toward t can exist stably 1,5.
, if this inverted polarization peak 131 exists, it is possible to formulate the equation as Nos.F. The 'energy saving' of this system is over:
From section 3 a). U T: "U W + U-, 7E + τJ. In these two cases, 13 teeth have a total of two years old power, and are polarized in the direction of T (19.).
1. U tube is the increase in energy due to the presence of the S transition region between the reversed polarization region and the other regions, NJE is the term representing the interaction between the reversed polarization region and the external electric field, and UD is a term representing the phase j1: action of the antipolarization field and the inversion polarization region. Assuming that the reversed polarization region is circular due to symmetry, the following solution equations are obtained r), 1-order w = 2 π
r σ T, J # 2 2 Shishi: r ” P
s (k: e x + + Δ φ /
q d ) L, J 1) :::: -2,71r
2P s P s ('J-2N) / E where 1 is the radius of the inverted polarization region, (] is the one gonergy of the transition region per unit area, Ps is the spontaneous polarization ()) size, ]・1ext is the electric field in the perpendicular direction of the film, Δφ is the difference in electric f affinity between the second and third quantum wells such as the #Lf well, and fil is the electric current of T・4h. d is the distance between the centers of the first t1' well and the second r well, N is the anti-electric field coefficient (direct rod 2 r is equal to the film thickness, and 11 is approximately J/3 , and as X becomes more intense, Ka■J decreases), ki is the permittivity of the quantum well, 4, and this fact #! In the example, no electric field is applied in the evening) section or t), but the first slope! By using a single material with different electron parent partners for the well and the quantum well, Δφ/q d is a finite value,
According to this formula, the dependence of energy on the radius 1.
．． According to the stable points of r, r=○dr=r, ,
There are two conditions 4. The point r = 0 is -like polarization (,5, and there is no reversal polarization, r = r, where the reversal polarization region of '4'2 diameter 1.. 4 corresponds to the case of 1. No matter which article n: +:", - degree, the state number, 2
Then, the state continues to be 11'-, 6, and therefore the inverted polarization region is 71111 or +10 of the digital signal.
11. It is possible to use 1"γ digital information recording L6 in correspondence with 1.Such reversed polarization is substantially the same as the normal direction of the film, and S(Y11.- Applying an electric field, the electric field control

【４、より発生させることは容易である。反
転分極領域を発生させるには、膜番こ１６向きに電界１
を印加４れば良い。これば、膜の表面付近に電俸を形成
し、こｔに負の電圧な印加４ればよい。このとき第１１
図に示すように、ｒ−０が不安定となり、イ１限のｒだ
目が安定となる。この後、外部電胃を０１、Ｊシでも、
有限のｒ饋を保持する。 反転分極を移動さ伊る［“は、膜に垂直な電昇の強さに
傾斜を・設けることに、よって達成できる。第１２図に
示すような傾斜電界のもとでは、反転分極領域は十向き
の電界が強くなる方向ｌ＼移動４゛る。 第１１図に示１．）、）番、上向きの電界が強い場所の
力かゴ８ネルギーが低く、安定だからである。１反転分
極領域を良性敲番、”わ！−っ゛ｒ移動、″ｌ：＋！”
るｔ、は、第９図（ａ）及び第１−３図１．ユ示′１Ｊ
、うなｈ法を用いる。°１゛型制御電極３９と１型制御
電極４０を第〕：′３図のように交ｈ：に配置４る。こ
れに薄膜の面と実質的番、平わ゛方向の、時間どとも番
１．向きが回転する電界（回転電界）なさらに印加する
。該平行力面の電Ｗのもとで、制御電極は分極し、端部
に正あるいは負の電荷が生じる。負電荷のｖ：　Ｌ：あ
る活性領域には上向きのｔ弄が印加されるのて・、反転
分極領域は負電荷の下に４在する方が安定で・ある。回
転電Ｗを印加すると、反転分極領域は制御電極の負電荷
のある側に順次引き付けら九で順次移動する。第１３図
番、示”す動作の繰返しによ・）で１反転分極領域は任
意の場所まで移動４るごｌ・ができる。 以を述べたデバイスを同〜・ノーツブ」二に形成するこ
とにより、第１４図（ａ）、（ｂ）Ｌ”九すようなシリ
アルメモリが形成できる。ご二〇、４１は水平ｊｊ向電
界印加電極、４２は電源及び制御ｉｊＩ回路。 ４３は記憶部、４４は４！ンス回路及びｆ１０ボ）−１
−２４５はマイナール−プ、４６は転速ゲ〜ｌ・、う７
はメジャーループである７デイジタル情報は、反転分極
領域の有無により記録し５、ンイナ′・−ルブトを回転
電場により周回して゛いる。情報の読みだ１１．は、転
送ゲート４（５を開き、読み出したい情報をメジャール
ープに送りこんｒ　Ｉ　／　（１）ポ　１・を介し、Ｃ
行う。情報のａき込みはその逆に、工１０ポートから反
転分極領域４メジヤーループに転送し、転送ゲートを介
１２てマイナールーズに送り、二むことによ−〉で行う
。 反転分極領域は一種の粒子″・（種粒子）としで動作し
、情報を保持、伝達するごどができる。この反転分極領
域は、従来の電ｒ−や正孔に換オ）る新１゜い情報の伝
達坦体（キャリア）として利用するごとができる、反転
分極領域は、それ自体エネルギー的に安定であり、電ｆ
のように再結合により消滅することが無い。従来の電子
・を用いた情報記憶、情報処理では、多数の電子が移動
することが必要であった１４本発明では、反転分極領域
の移動に際し５ては、実際の電ゴーの移動は僅かＣあり
、電界の分布が高速ｅ移動する。従って、高速で電力消
費の小さい情報伝達が可能になる。 次、【６．このような記録装置の効果番、）いで説明す
る１電源なし番７情報を保持′Ｃきるので、不揮発性の
記録装置マ・ある９高密Ｆｒ：に量子閉じ、込め構造を
配列することにより、通常の半導体記憶装置より遥かに
高い記憶密度を得ることができる。また、磁気記録では
Ｓ＠込みに磁場を発生する必要があり、この時大きな電
流を流す必要があるが、本発明では電場を発生するだけ
でよいので、書き込み装置の消費電力、サイズは磁気、
記＠番Ｊ比べ運かに小さなものとなる。また、本発明は
半導体を用いているため、この記憶媒体と同−祠料の１
１．４６、従来の半導体デバイス・回ｉ６を作成するこ
とができるので、記憶の読み出し、書き込み回路、通信
用回路あるいは信号処理回路等を従来技術で作成するこ
とも容易である。 不均一な垂直電界を印加すれば反転分極領域は移動する
ことを丘に述べたが、従来の半導体装置イスとは改番、
述べる意味１・本質的な相違がある。 まず、この反、転分極領域の移動番、おいでは、電ｒは
各１子閉じ込め領域の中で第−ｉ了井戸と第一゛２量子
井戸の間の極め工短い距離を移動４゛るだ目Ｃある。し
かも電子が移動する方向は膜に垂直な方向であり０反転
分極領域の移動り向とは垂ｔ゛の方向である。従来の半
導体装百では情報と同時１．ｒ：電子が半導体中を実際
１１．移動する必要があったが、本発明の情報の伝達で
はこのような電子の移動を・伴わない（あるいは極めて
僅かの移動［２か伴わない）。実際には、電気双極子が
作り出す電界が半導体巻先の伝播速度で伝達）るごとに
なる。従・っ℃、反転分極領域の移動は超高速である７
また、従来の半導体デバイスでは、電子が電Ｗ　１．ｍ
より加速され（すなわちエネルギを得て）、障害物（結
晶格子や不純物）に衝突しながら走行するので、エネル
ギが熱に変わってしまう。すなわち消費電力が大きく、
チップ発熱も大きい、これ番：対し、て本発明は、実際
に電子が移動するわりではないので。 このようなエネルギーの消費が極めて小さい、１本実施
例で・は、第・ｉｌ　”？月Ｐど第一゛量ｆ°井７１１
１１ｉの＠ｆ親和力は異なる場合も、示ｌ、またが、電
子親、和−ｌＩが同じ場合にも、膜に４１：直し、電界
を印加すｚＢ　、ｙ７　、ｌ、：により同様の効果を得
る、＝”どができる。 本実施例τ・は、活性領域１．１“トノ゛−不純物を添
加し、、電子が活性領域中を移動す２）例を述ノ＜ノー
が５アクセプタ不純物榮印加Ｌ　、ＨＩＥ孔の運ｉｌｔ
＋　ａ利用［ζ−も同様の効果を・得ることがて・き゛
る。２次シ、１本実施例の製造）゛）１１・・スｌ：ｌ
　７１１）いて第１−５図（ａ）、（ｈ）、（ｅ）、（
ｄ）を用いて説明−する。まずｒｌ型の半導体基板の１
、【：、障壁領域となる膜、量子月戸どなる膜、薄い障
壁領域となる膜、１子弁戸となる膜、障壁領域λ！なる
膜を・次々し、゛形成する。具体的な材料の一例にあげ
れば、半導体基板としてはＳＦを・用い、障壁領域とし
ではノンドープのＳｉ、量子井戸にはＳ　ｉ　Ｇ　ｅ、
薄い障壁領域にはＢがドープされたＳｉを用いる。この
場合、量子Ｊｔ戸に閉じ、込めらｔｘ、るのは止孔とな
る。 これをホトリソグラフィ及びドライユッチングト、−よ
り加］して（同図（ｂ））、量子閉じ込め構造を作製す
る。この後、同図（Ｃ・）に示すよ）に、障壁領域とな
る里”導体領域を選択成長させる１、最後に保護膜及び
制御電極を形成ｊ、て本発明を得イ）。 【実施例】　４ 第１゛７図には、本発明の第４の実施例のランダムアク
セスメモリな示す。　同図（ａ）に示すように、第−量
そ井戸４９、第−量子井戸り０、薄い障壁ＪＩＩ５］か
らなる活性領域５２．５３が障壁領域５４の中に埋め込
まれている。第−量を井戸４９、第二量子井戸５０は障
壁領域５４より電子親和力の大きい材料により構成され
、薄い障Ｗ膜５１は第−量ｒ−井戸４９、第、−量子井
戸５０いｒれよりも電子親和力の小さな材料からなる。 ５　Ｅ；はドナー不純物である。５６は記憶セルであり
、一対の活性領域５２．５３からなる。この記憶セルを
はさむ形でワード線５７及びデータ線５８が形成、され
ている８ワード線及びデータ線は、高不純物濃度の半導
体あるいは、金属からなるものとする。さらに同図（ｂ
）の断面図に示すよう１．。 記憶セル、ワード線、データ線を・積層し、て高密度１
、：並べる。 次に１本実施例の動作１．５−ｖいて説明孝る。記憶セ
ルに゛デジタルの情報を書き込むλきは、以ドのよう１
．コする、ワード線を」Ｅの電Ｈ７■に設定し、γり線
を負の電圧−■に設定づ−る。この時非選択のリード線
、ビット線は接地１８ノベルとする。１選択された記憶
）ノルには２■の電圧が印加され、活性領域５２の電ｆ
は第二斌ｆ・井戸かｒ）第−電子Ｉ４６ノーＲへと移動
する。これによって、活性領域５２　Ｌｘ−、、は。 ド向ぎの電値双極子が生[4] It is easy to generate more. To generate an inverted polarization region, apply an electric field of 1 in the direction of the film number 16.
It is enough to apply 4 times. In this case, it is sufficient to form an electric current near the surface of the film and apply a negative voltage thereto. At this time, the 11th
As shown in the figure, r-0 becomes unstable, and r-digit of A1 limit becomes stable. After this, use the external electric stomach as 01 or J.
Hold a finite r-feed. Shifting the polarization can be achieved by creating a gradient in the intensity of the electric charge perpendicular to the membrane. Under a gradient electric field as shown in Figure 12, the region of polarization There is a direction in which the electric field in the 10 direction becomes stronger l\\movement 4. As shown in Figure 11 1.), ), the force in the place where the electric field in the upward direction is strong is because the energy is low and stable. 1 Inversion polarization A benign control of the area, “Wow! -゛r move, ``l:+!''
t, as shown in FIG. 9(a) and FIGS. 1-3 1. 1J
, using the Una h method. The 1-type control electrode 39 and the 1-type control electrode 40 are placed at an intersection as shown in FIG. In this, the plane of the thin film, the actual number, the horizontal direction, and the time number 1. An electric field whose direction rotates (rotating electric field) is further applied. Under the electric current W of the parallel force plane, the control electrode is polarized and a positive or negative charge is generated at the end. V of negative charge: L: Since an upward force is applied to a certain active region, it is more stable if there are four inverted polarization regions under the negative charge. When a rotating electric current W is applied, the inverted polarization regions are sequentially attracted to the negatively charged side of the control electrode and sequentially move. By repeating the operation shown in Figure 13, the inverted polarization region can be moved to any desired location.The device described below can be formed in the same notebook. 14(a) and 14(b) can be formed. 20, 41 is an electrode for applying an electric field in the horizontal jj direction, 42 is a power supply and control circuit, and 43 is a storage section; 44 is 4!ance circuit and f10 button)-1
-245 is a minor loop, 46 is a rotation game~l・,u7
is a major loop.7 Digital information is recorded depending on the presence or absence of an inverted polarization region, and the inner loop is circulated by a rotating electric field. Information reader 11. Open the transfer gate 4 (5) and send the information you want to read to the major loop.
conduct. Conversely, information is loaded by transferring it from the 10 ports to the 4 major loops of the inverted polarization region, sending it to the minor loops via the transfer gate 12, and then dividing it into the 4 major loops. The reversed polarization region acts as a kind of particle (seed particle) and can retain and transmit information. The inverted polarization region, which can be used as a carrier for transmitting information, is itself energetically stable and has no electric current.
It does not disappear due to recombination like . In conventional information storage and processing using electrons, it was necessary for a large number of electrons to move.14 In the present invention, when moving the inverted polarization region, the actual movement of electrons is only a small amount of C. Yes, the electric field distribution moves at high speed. Therefore, information can be transmitted at high speed and with low power consumption. Next, [6. The effect of such a recording device is that it is possible to retain information without a power supply, as explained in ).By arranging a quantum confinement and containment structure in a non-volatile recording device, a high-density Fr: It is possible to obtain a much higher storage density than ordinary semiconductor memory devices. In addition, in magnetic recording, it is necessary to generate a magnetic field including S@, and at this time it is necessary to flow a large current, but in the present invention, it is only necessary to generate an electric field, so the power consumption and size of the writing device are reduced by the magnetic field,
Fortunately, it is quite small compared to the record @ number J. In addition, since the present invention uses a semiconductor, the same abrasive material as this storage medium is used.
1.46. Since a conventional semiconductor device/circuit i6 can be created, it is also easy to create memory read/write circuits, communication circuits, signal processing circuits, etc. using conventional techniques. I mentioned on the hill that the inverted polarization region moves when a non-uniform vertical electric field is applied, but it is different from the conventional semiconductor device chair.
Meaning 1: There is an essential difference. First, when the reverse polarization region moves, the electric current r moves an extremely short distance between the i-th quantum well and the first two quantum wells in each one-child confinement region. There is eye C. Furthermore, the direction in which electrons move is perpendicular to the film, and is perpendicular to the direction in which the zero-inverted polarization region moves. In conventional semiconductor devices, information and information are simultaneously 1. r: Electrons actually move through the semiconductor 11. However, the information transmission of the present invention does not involve such movement of electrons (or involves only a very small amount of movement [2 or no movement)]. In reality, the electric field created by the electric dipole is transmitted at the propagation speed of the semiconductor winding. ℃, the movement of the reversed polarization region is extremely fast7
In addition, in conventional semiconductor devices, electrons are electrically W1. m
As it accelerates (that is, gains energy) and runs while colliding with obstacles (crystal lattices and impurities), the energy is converted into heat. In other words, power consumption is large;
The chip also generates a lot of heat.On the other hand, in the present invention, electrons do not actually move. In this embodiment, the consumption of such energy is extremely small.
Even if the @f affinities of 11i are different, the same effect can be obtained by applying an electric field to the film zB , y7 , l, even if the electron parentness and sum -lI are the same. This example describes an example in which the active region 1.1 is doped with an impurity and electrons move through the active region. Sakae application L, HIE hole luck ilt
It is possible to obtain the same effect by using +a [ζ-. Production of the second example) ゛) 11...sl:l
711) and Figures 1-5 (a), (h), (e), (
Explain using d). First, 1 of the rl type semiconductor substrate
, [:, Membrane that becomes a barrier region, Quantum Tsukido Donaru film, film that becomes a thin barrier region, film that becomes a single-child valve, barrier region λ! Form one film after another. To give an example of specific materials, SF is used for the semiconductor substrate, undoped Si is used for the barrier region, SiGe is used for the quantum well,
B-doped Si is used for the thin barrier region. In this case, the quantum Jt is closed and filled with tx, which becomes a stop hole. This is subjected to photolithography, dry etching, and drying (FIG. 6(b)) to produce a quantum confined structure. After this, as shown in the same figure (C)), conductor regions that will become barrier regions are selectively grown.Finally, a protective film and a control electrode are formed, and the present invention is obtained. Example] 4 FIG. 17 shows a random access memory according to a fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1(a), the quantum well 49, the quantum well 0, An active region 52,53 consisting of a thin barrier JII5] is embedded in the barrier region 54.A first quantum well 49 and a second quantum well 50 are made of a material having a higher electron affinity than the barrier region 54, and are thin. The barrier W film 51 is made of a material having a smaller electron affinity than the quantum well 49 and the quantum well 50. 5E; is a donor impurity. 56 is a memory cell, and a pair of It consists of active regions 52 and 53. Word lines 57 and data lines 58 are formed between these memory cells, and the eight word lines and data lines are made of a highly impurity-concentrated semiconductor or metal. Furthermore, the same figure (b
) As shown in the cross-sectional view of 1. . High density 1 by stacking memory cells, word lines, and data lines
, : Arrange. Next, the operation of this embodiment will be explained in 1.5-v. To write digital information into a memory cell, follow the procedure 1 below.
．． To do this, set the word line to the voltage H7 of E, and set the gamma line to negative voltage -■. At this time, unselected lead lines and bit lines are grounded to 18 novels. 1 Selected memory) A voltage of 2 is applied to the selected memory, and the voltage f of the active region 52 is
moves to the second electron I46 no R). As a result, the active regions 52 Lx-, . An electric value dipole in the direction of

【つる。この電気双極子は活性
領域「）３に（−向きの電界を作るのぐ、ごの電。 岩の影響で活性領域５３には■−向きの電気双極（が生
じる。１これを状＠１とする。反対の情報（０）を書き
込むには、ワード線に電圧−■各印加し。 データ線に電）＝ｖを印加すｈば良い。 このＩＦき込み時、非選択セルには■だけの電圧が印加
されるが、第−量ｆ−井戸と第一゛７量ｆ−井戸の間の
障壁高さ及び活性領域！：３２と活性＠４域’、　５　
ｔ３の距離を調節する１：とにより、電圧Ｖでは状態は
変化せずに、電圧２ｖでは状態が反転オるよ）番、設計
できる。 第１８図に示１ように、記憶セルは一対の電気双極子が
１３．いに双極子−を大きくする方向の電界を印加し、
正帰還が生じるので安定に状態夕保持４゛る。これは同
図し５．示すようにちょうど′ノリツブノロツブ（ラッ
チ回路）を霊剣双極子によって擬似したものとなってい
る。このような電気双極子１．ごよる７リツプフロツプ
（ラッチ回路）としでは第１９図に示すような直列に接
続したものも考え１゛）れる、。 情報の読みだし２は以ドのようにする。ワード線にＶの
電圧を印加し、データ線に・−■の電圧を印加すると選
択セルには】が書き込まれる。この時、もともと記憶セ
ルが１の場合にはデータ線に“ながれる電流は僅かであ
る。これに対し、もともとＯの場合には、記憶セルの電
気双極子１反転するのに必要な電伺が、記憶セルからデ
ータ線に流れ込む。この電荷を高感度のセンス増幅器に
より読みだす。この時、記憶セルの情報は破壊２にれる
ので、読みだし後、再書き込みを行う。 本実施例によれば、超高密度のメモリが構成ｌ・きる。 特に、第１′７図（ｂ）に示すよう１・；２．３次元的
に配列することにより、大容量のメモリが構成できる。 また、活性領域の対という甲、純な構成により、擬似的
にスタティックなノリツブノロツブ（ラッチ回路）を構
成でき、安定に状態を保持できるという特徴がある６従
って、従来のダイナミックＲＡＭのようなりフレクシ。 工動作は小部である。従−）で、本発明を用いた記憶装
置の制御回路は簡素なものとなる。[Vine. This electric dipole creates an electric field in the (-) direction in the active region ()3. Due to the influence of the rock, an electric dipole (in the - direction) is generated in the active region (53). To write the opposite information (0), apply a voltage of −■ to the word line. Apply voltage)=v to the data line. When writing this IF, unselected cells receive a voltage of −■. The barrier height between the 7th volume f-well and the 1st volume f-well and the active region !: 32 and the active@4 region', 5 is applied.
By adjusting the distance t3, the state can be designed so that the state does not change at voltage V, but is reversed at voltage 2V. As shown in FIG. 18, the memory cell has a pair of electric dipoles 13. Applying an electric field in the direction of increasing the dipole,
Since positive feedback occurs, the state can be maintained stably. This is shown in Figure 5. As shown, the ``Noritsubunorotsubu'' (latch circuit) is simulated by a spirit sword dipole. Such an electric dipole1. As an example of seven lip-flops (latch circuits), one that is connected in series as shown in FIG. 19 can also be considered. Reading information 2 is as follows. When a voltage of V is applied to the word line and a voltage of -■ is applied to the data line, ] is written in the selected cell. At this time, if the memory cell is originally 1, the current that flows through the data line is small.On the other hand, if the memory cell is 0, the electric current required to reverse the electric dipole 1 of the memory cell is small. , flows from the memory cell to the data line. This charge is read out by a highly sensitive sense amplifier. At this time, the information in the memory cell is destroyed, so rewriting is performed after reading out. According to this embodiment , an ultra-high density memory can be configured.In particular, a large capacity memory can be configured by arranging it 1/2.3-dimensionally as shown in Figure 1'7(b). The pure configuration of a pair of areas allows a quasi-static logic circuit (latch circuit) to be constructed, and the feature is that the state can be maintained stably6.Therefore, it is flexible like a conventional dynamic RAM. As a small part, the control circuit of a storage device using the present invention is simple.

【発明の効果】【Effect of the invention】

従来のトランジスタを用いた集積回路において、は、ト
ランジスタが動作する毎に、トランジスタ内部および配
線に付随した浮遊容量の充電、放電を行うため、大きな
電力消費が必要であった７また、集積度の増加とともに
配線に要する面積、配線の抵抗などが増加してしまう、
また、素チ構造の複雑化により、集積回路の製造コスト
は微細化とともに急激に増加しできでいる。さらに、動
作速度も飽和速度により制限されてしまう。 的な分布を情報ど対応づける。従−）で、金属の配線を
用いなくとも、遠距離から向き大きさを変化させること
ができる。しかも、電気双極子・の向きや大きさを変え
るのには、トランジスタのよう番・電流を流す必要がな
いのｅ、極めて”低消ｌＦ電方°ζ・動作できる。また
５多数の電気双極ｒ−＠・同時並列に遠隔制御すること
が４能であるので、これを用いたブロッザは本質的に並
列処理に向い１いる。 並列処理は高速な情報処理に極めて重要であることはい
）までもない。また、従来の金属配線番、よるクロック
分配では、配線抵抗によるり１１ツクスキユーのため多
数の情報処理エレメント間の同期を取るのは困難であり
、高速動作の障害とな−〕１゜いる。本発明では、電、
ＰＦに、より電気双極イシ遠隔操作するこＪ信Ｊより、
クロックの分配は光の伝播速度で行わｔするので、クロ
ックスキューは極めて小さい。 また、電気双極子は、その周りに極めて異方性の強い電
界分布香付るので、隣接双極子間の情報の伝達は、やは
り金属の配線釦用いないで行うことができる。電気双極
子間の相互作用は光の伝播速度で伝わるので、極めて高
速であり、従来の土導体素ｆのような電子の飽和速度番
１．起因する制限を受けない。 また１本発明は、従来の１・・ランジスタを相互配線ｊ
、７た集積回路に比べで極めて単純な構造を有する。 さらに、量イ閉じ込め構造として、２．重極小ポテンシ
ャル構造を用いると、伝導ギヤリアは第」。 の低ポテンシャルエネルギ領域に存在するか、第２の低
ポテンシャルユネルギ領域＆３′、存在する力叫１．：
よ−）で２種類の電気双極子と対応４−！　＃ｊするご
とができるのでディジタル信号処理、ディジタル信し・
記憶と適合する。 １子閉じ込め構造は、ナノメータレベルの寸法に小さく
できるので、これを用いた信号処理チップ、記憶デツプ
は極めて高集積にできる。 また、２重極小ボデンシャル構造では、電子分極率が極
めて大きくなるため、微小な電界で電気双極【能率ベク
トルを変化さＰるごとができろ、。 さらにこれを格ｆ状）１．並べるど、〃」・傍θ盲−；
性領域の電気双極Ｔ・能率ベクトルが同方向１：揃・ン
た状態が実現で・きる。すなオ）ち、自発分極を持つ、
１−゛の分極は電源な（７（、・、”保持′Ｃきるので
、分極の向き・大きさを場所Ｃ，，−より変化させて記
＠（、でお１．Ｊば、通常の半導体記憶装置より遥か駆
、高い記憶密度り・得ることがひきる。＊；ｒ・、磁公
、記録ζ二は臀と込みに磁場を発ｔ４ジ号パる必要があ
り２．゛の時大きな電１ｌＩＩｌ髪流を必要があるが、
本発明τ′は電場登発］４３ツ“・かだけでよいのひ、
書へ込み装置：の消費電１ｊ、サイズは磁気記録番、二
比へ、遥か１１小さなものとなる５、ｊ、た、本発明は
半導体を・用いＶ゛いるため２、′の記憶部１体と同一
材料の」川こ、往来の半導体デバイス・回路を作成夕る
ごどができるので、記憶の読み出シ２．書き込み回路、
通信用回路あるいは信シニ；夕１・：ｉｉｊ回路等を従
来技術で作成鱒゛る、°とも容易である。 また、このような２重極小ボテ：ノシヘ・・ル会・持″
）量子閉じ込め構造巻・格子状に並べｔ、こ第１□を薄
膜形状にするど大部分の電気ホ（掩ｒ・と反対向きの電
気双極子ルーオ・＾″）微小な）ｙ、転く）極領賊が形
成、される、。 この反転分極領域は入きさが・定Ｔ・あり、大３〜７．
・電界を印加ｔ、、　”ｒ請人１、ないかぎり安定［７
ζ”存在４−るのζ゛、　・種の粒子′−（あるいは種
粒子″）とり、、　１：ふるＪ・）。、′″の反転分極
領域Ｌ；ｌ−・様な４：直電ｙ１のもとｔ’　ｌ：ｊ静
！、Ｉ＝　ｉ−、＝て”いるが、場山しより）こψ・直
電界が変化゛４ると、移動４”る性質がある４、従コア
゛５．ニーの反転分極領域の面内分布り、情報）１１月
応さゼ２れば７情Ｉ／４Ｉ３ｆ記録・番ることがｒ・キ
る。”’ニー　（７）　ｆｆ１ｉ憶ノｊ代（１’、、Ｆ
　１．；ｔ、工１″：憶密ＩＣ０“が板めし人きい、記
憶（！１％＋！１．１．、“電力消費ｊ１．１１：不要
Ｃ゛あり、従、〕Ｃ゛不揮発ｅある。１この反転づ′Ｊ
極領域巻・ディジタル信号・の１、１０と対応、さｆＪ
′右１ば、ｆイジタルのＩば号ダＬ埋ｔ、、も用いるご
Ｊ・がでさる２、本発明では情報の伝達は僅かなづ°。 子の移動と電界の伝播番、゛より行う。従−〕で）ｎの
伝播速度番、′近い速度で情報が伝わる。往−）で、超
高速に情報処理が行なわＪ＞、る、１ξ；ｔ−１実際に
電子°・の移動は極めて僅かｅあるの？ｌＦ、　、：、
ｒ、不ルギーの消費は極めて小さい。 従＞７’、本発明を用いた情報のコ［）憶装置、情乾処
理装置はσ来に比へ超高速ζ′超低消費亀力Ｊなり、そ
の工業的価値は極め７人きい。In integrated circuits using conventional transistors, each time the transistor operates, stray capacitance inside the transistor and attached to the wiring is charged and discharged, which requires large power consumption7. As the wiring increases, the area required for wiring and wiring resistance increase.
Furthermore, due to the complexity of the chip structure, the manufacturing cost of integrated circuits is rapidly increasing with the miniaturization. Furthermore, the operating speed is also limited by the saturation speed. Associating distributions with information. With this feature, the direction and size can be changed from a long distance without using metal wiring. Furthermore, in order to change the direction and size of the electric dipole, it is not necessary to use a transistor or apply a current, and it can operate with an extremely low extinction IF electric current. Since r-@・simultaneously parallel remote control is a feature, browsers using this are inherently suitable for parallel processing.Parallel processing is extremely important for high-speed information processing. In addition, with conventional clock distribution using metal wiring numbers, it is difficult to synchronize multiple information processing elements due to skew due to wiring resistance, which is an obstacle to high-speed operation. In the present invention, electricity,
From PF, electric bipolar is operated remotely.
Since the clock is distributed at the propagation speed of light, the clock skew is extremely small. Further, since an electric dipole has an extremely anisotropic electric field distribution around it, information can be transmitted between adjacent dipoles without using metal wiring buttons. Since the interaction between electric dipoles propagates at the propagation speed of light, it is extremely fast, and is faster than the saturation speed of electrons like the conventional earth conductor f. not subject to any limitations due to In addition, the present invention provides interconnection between conventional transistors.
It has an extremely simple structure compared to other integrated circuits. Furthermore, as a quantity confinement structure, 2. Using the heavy minimum potential structure, the conduction gearbox is exists in the low potential energy region of 1. or exists in the second low potential energy region &3'; :
yo-) corresponds to two types of electric dipoles 4-! ＃j It is possible to perform digital signal processing, digital transmission,
Compatible with memory. Since the single-child confinement structure can be made small to nanometer-level dimensions, signal processing chips and storage chips using this structure can be extremely highly integrated. In addition, in the double minimum bodential structure, the electronic polarizability becomes extremely large, so a small electric field can cause an electric dipole (change in the efficiency vector). Furthermore, this is case f)1. When lined up, 〃''・paratheta blindness-;
It is possible to realize a state in which the electric dipole T and efficiency vector in the sexual region are aligned in the same direction. (Snao) Chi, has spontaneous polarization,
The polarization of 1-゛ can be maintained by the power supply (7(,・,"), so change the direction and magnitude of the polarization from the location C,,- and write it down @(,). It is possible to obtain a much higher storage density than a semiconductor memory device. I need a big hair style,
The present invention τ' is based on the electric field] 43 points.
The power consumption of the writing device is 1j, and the size is much smaller than the magnetic recording number by 11, and since the present invention uses semiconductors, the storage unit 1 of 2,' Since it is possible to create conventional semiconductor devices and circuits made of the same material as the body, memory reading is possible 2. writing circuit,
It is easy to create communication circuits or communication circuits using conventional techniques. In addition, such a double extremely small size:
) Quantum-confined structure windings are arranged in a lattice pattern t, and if the first □ is made into a thin film, most of the electric ho (the electric dipole in the opposite direction to the r) is tiny) y, rolls. ) A polar bandit is formed. This inverted polarization region has an input of constant T and is large 3 to 7.
・Stable unless an electric field is applied t, ``requirer 1'' [7
ζ''existence 4-ru's ζ゛, ・Take the seed particle'- (or seed particle''), 1: Furu J.). , ′'' inverted polarization region L;l-・like 4: source of direct electric current y1 t′ l:j static!, I= i−,=te”, but from the viewpoint) this ψ・direct When the electric field changes, it has the property of moving 4. The subordinate core 5. In-plane distribution of the reversed polarization region of the knee, information) November response 2, 7 information I/4I3f record. It is r・kiru to watch.'''knee (7) ff1i memory no j dai (1',,F
1. ;t, Technique 1'': Memory IC0'' is the best for the board, memory (!1%+!1.1., ``Power consumption j1.11: Unnecessary C゛ Yes, Follow,〕C゛ Non-volatile e Yes. 1 This inversion 'J
Corresponds to 1 and 10 of polar region winding/digital signal, fJ
In the present invention, only a small amount of information is transmitted. The movement of the child and the propagation of the electric field are performed from ゛. Information is transmitted at a speed close to the propagation speed number n, '. Information processing is carried out at ultra-high speed at J>,ru,1ξ;t-1.Is there actually a very small amount of movement of electrons °? IF, , :,
r, the consumption of inertia is extremely small. 7', the information storage device and information processing device using the present invention has an ultra-high-speed ζ' ultra-low power consumption compared to σ, and its industrial value is extremely high.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図（ａ）は本発明の第一のり−：施流側活性領域の
構造も、示す図、第１、、　ＩＭ　（））　）は活性領
域」、おりるポヲンシャルユ゛ネルギーを示す図、第１
図（ｃ）は格イ”・構造を小１図、１１２図は、電気双
彬子の作る電昇分４１（電気力線）を力くす図、Ｉｌ　
３図は本発明の第一の実施例の分域構造も示４図、第４
図は本発明の第一・の実施例の分極と電界の関係を示す
図、第５図は本発明の第Ｊ′の実施例の記憶装置のメモ
リセル＆Ｊ用いるトランジスタの構造を示す図、第６図
は本発明の第＝′の実施例のゲルト・絶縁膜におりるポ
テンシャルコ゛、ネルギの分布と電子の分布」・示す図
、第７図は本発明の第二のす、流側のドレイン電流どゲ
ートソース間電Ｈ４の関係を示す図、第８図は本発明の
第：、の実施例の記憶装置の回路図、第９図は本発明の
第二′−４の実施例の情報処理装置の構造及びボデンシ
ャルユネルギーを示す図、第１０図は本発明の第３の実
施例の工水ルギ−と反転分極領域のｆ径との関係を示４
図、第１１図は本発明の第：３の実施例の１、界ルギ〜
ど反転分極領域の￥径どの関係において電昇が印加され
１いる場合の図、第１−２図は本発明第３の実施側番、
ｊ９いて一反転分帰領域の傾斜電界による移動紀示″１
図、第１：１図は人発明第３の実施例１．、おいてル、
転分極領域の転送法釦示孝゛図、第１４図（ａ）は本発
明第３の実施例（１４，よる反転分極領域を用い）−シ
リアルメモリの構成を小ず同、第１７１図（１））は本
発明第：３の実施側番１、”よるシリアルメ９．″りの
記憶部を・示１゛図、第１５図は本発明の第：３の実施
側番Ｊお１・ｊる製造ゾロセスを示す図、第１６図１従
来の量イ結合■Ｉ九１図、第１、７図（ａ）４’Ｊ本発
明の第４の実施例のランダムγりｔスメ王りの記憶ヤ′
ル部を示′１図、第１７図（ｂ）は記憶セル＞′し〜部
の新面構造を示１図、第１８図は粘性領域列とラッチ回
路どの類似を説明する図、第１９図は直列接続の活性領
域どラッチ回路、の類似も・示す図である。 符号の説明 １、　第第一　”Ｆ−井戸、２・・薄い障壁膜、：３・
第一゛量子開戸、：）・　ド′ナー　ｆ３・・活性領域
、８・・・Ｐ型シリコン基機、９・・・ｒ１＋領域から
なるソース領域。 ］０・・ｎ＋領領域らなるドｌツイン領域、１１・・・
ソス端了、＋２・・・薄い障壁膜、】：３・ゲ□−１一
端了、１４・・ゲーＩ−電極、１５・・・障壁領域４１
６・・・恢−イ井戸、］７・・・ドレぞン端子、１８　
・ゲート締縁膜。 １′：Ｅ・第・活＋′ｔｆｔ域、２０・・第二−活性領
域、２］・・す・　ト線、２゜２・・データ線、２．６
・、メモリセル、２．４・・・通常の馳綽ゲー　ト型電
界効果トランジスタを用いた選択トランジスタ、２５・
・・　安定状態を有する電界効果ヤ１１・ランジスタに
よる記憶ｌ−うンジスタ、２７・・コントロール線、２
８・・・列方向３”コード／選択回路及びセンス回路、
２！□］・・行方向デコード回路、３０・・・制御電極
、；３〕・・・反転分極領域、；３２．・・・電ｆ、３
３・・・ドナー不純物、：３４・・薄い障壁膜、：（５
・・・第−呈ｆ・井戸、３６・・・第二量ｆ・井戸、；
う７・・障壁領域、：３８・・・接地領域、；（９・・
・Ｔ字型制御電極、４０・・１字型制御電極、４１・・
・水シッフ′向電ＩＶ印加璽、極、４２・・電源及び制
御回路、４：３・記憶部、４４・・センス回路及び１１
０ポ　［・、４５・・マイナール・プ、４０・・転送ゲ
ート、４７・・・メジャー、ループ、４日・・量子ドツ
ト。 ４５］・・・第一・量子井戸、５０・第一、量ｆ井戸′
、５】・・薄い障壁膜、５２．５３・・・活性領域。λ
３４　・障壁領域、５５・・・ドナー不純物である。、
；）Ｃ′）・・記憶セル、！′；７・・・ワード線、５
８・・・データ線。 不１）月 （五） ｃｂ＞ ｒ；２）川 第、３］月 １蘭１の叱に〃月（攪糧−，！　４４．　、／、Ｓヌへ
一１ニブ門１ツ−イ’Ｅ’ｌ−／４４３　Ｎ　４＋４４
．１１’Ｋ。 あ、５゛渕 Ｐ’！Ｌ！５差淋【８） 江］ｎ 和、１ 卒４暑￥１ 第７侠１ 次′−トノ−５４間像−一 ２ノ８　）Ｈｌ １１′１１羽 ↑ 第９）竺］ を罰／）ｌ′Ｑｌ　、７ ＄７．ｚｔ￥１ 肘ｊ、坐体ｊ込、（３１） ４カー置 第１３）刺 々朱〃極網トベ（３１） １客さρ脩り４Ｍ１ｔＪ手、（３９〕 １イτ徹吻寵持、（ｖ７）） ￥、１５１図 缶１輝禿林（３０） ７、八 簿：Ｉｉ！ｌ暑？ｊ 井ダ、領ｆへ（、プ８） ＄ｒＧｒ’Ｆ） ￥）・同月 （ｃＬ） （Ａ） 第１真の続き （わｉｎＬ　Ｃ１−’ 識別記号 庁内整理２層 多１８１号 ネ）９図FIG. 1(a) is a diagram showing the structure of the active region on the flow side; 1st
Figure (c) is a small diagram of the case I" structure, and Figure 112 is a diagram that eliminates the electric charge 41 (electric line of force) created by the electric twin, Il.
Figure 3 also shows the domain structure of the first embodiment of the present invention.
The figures are diagrams showing the relationship between polarization and electric field in the first embodiment of the present invention, FIG. Figure 6 shows the potential core, energy distribution, and electron distribution in the gel insulating film of the second embodiment of the present invention, and Figure 7 shows the flow side of the second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a circuit diagram of a memory device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the drain current and the gate-source voltage H4. FIG. 10 is a diagram showing the structure and bodential energy of the information processing device, and shows the relationship between the water energy and the f diameter of the reversed polarization region in the third embodiment of the present invention.
Figure 11 shows the first embodiment of the third embodiment of the present invention.
Figures 1 and 2 are diagrams showing the relationship between the diameter of the inverted polarization region when electric voltage is applied, and Figures 1 and 2 show the third implementation side number of the present invention.
Movement indication due to the gradient electric field of the one-inversion return region at j9 ``1
Figure 1: Figure 1 is the third embodiment of human invention. , leave it,
14(a) shows the structure of the serial memory according to the third embodiment of the present invention (using the inverted polarization region according to 14). 1)) shows the storage unit according to serial number 9. according to the implementation side number 1 of the present invention No. 3, and Figure 15 shows the implementation side number J1 of the invention No. 3. Fig. 16 1 Conventional quantity A combination ■ I 91 Fig. 1, 7 (a) 4'J Random gamma ri t sume ji of the fourth embodiment of the present invention memory of
Figure 17(b) shows the new structure of the memory cell >'~ part, Figure 18 is a diagram explaining the similarities between the viscous region array and the latch circuit, and Figure 19 The figure also shows the analogy of a series-connected active region latch circuit. Explanation of symbols 1, 1st "F-well, 2...thin barrier film, :3...
1st quantum gate, :) Donor f3: active region, 8: P-type silicon base, 9: source region consisting of r1+ region. ]0... A twin region consisting of n+ territory, 11...
Sos end completed, +2...thin barrier film, ]:3.Ge□-1 end completed, 14...Ge I-electrode, 15...barrier region 41
6 . . . well, ] 7 . . . drain terminal, 18
・Gate tightening membrane. 1':E-th active +'tft area, 20...second-active area, 2]...t line, 2゜2...data line, 2.6
・,Memory cell, 2.4...Selection transistor using ordinary gate-type field effect transistor, 25.
... Field effect with stable state 11. Memory by transistor, 27. Control line, 2
8... Column direction 3" code/selection circuit and sense circuit,
2! □]...Row direction decoding circuit, 30...Control electrode;3]...Inverted polarization region;32. ... electric f, 3
3...Donor impurity, :34...Thin barrier film, :(5
... th presentation f well, 36... second quantity f well,;
U7...Barrier area, :38...Grounding area, ;(9...
・T-shaped control electrode, 40... 1-shaped control electrode, 41...
・Water Schiff' current IV application ring, pole, 42... Power supply and control circuit, 4:3 ・Storage section, 44... Sense circuit and 11
0 points [..., 45... Minor p, 40... Transfer gate, 47... Major, loop, 4th... Quantum dot. 45]...First quantum well, 50 First, quantity f well'
, 5]... Thin barrier film, 52.53... Active region. λ
34 - Barrier region, 55... Donor impurity. ,
;)C')...memory cell,! ';7...Word line, 5
8...Data line. No 1) Moon (5) cb >r; 2) River number, 3] Month 1 Ran 1 scolding 〃 Month (stirring -,! 44., /, S nu 11 nib gate 1 tsu -i'E'l-/443 N 4+44
．． 11'K. Ah, 5゛buchiP'! L! 5 difference 淋 [8] 川] n 和, 1 graduate 4 heat ￥ 1 7th warrior 1 ji'-tono-54 interval image-12 no 8) Hl 11'11 feathers ↑ 9th) punishment/) l'Ql, 7 $7. zt￥1 elbow j, sitting body j included, (31) 4 car placement 13th) Tsubasa vermilion pole net tobe (31) 1 customer ρ tsuri 4M 1 tJ hand, (39) 1 i τ tetsu kamimochi, (v7)) ¥, 151 diagram can 1 Teruharin (30) 7, Eight books: Ii! Is it hot? j Ida, to territory f (, Pu 8) $rGr'F) ¥)・Same month (cL) (A) Continuation of the first truth (WainL C1-' Identification symbol Office rearrangement 2-layer multi-no. 181) Figure 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、高抵抗半導体、絶縁体あるいは半絶縁体からなる障
壁領域を有し、 該障壁領域の中に複数の活性領域を含み、 該活性領域はその内部に伝導キャリアを閉じ込めること
ができ、 各々の上記活性領域がドナー、あるいはアクセプタとし
て働く不純物原子を含み、 上記複数の活性領域の１つの内部における上記伝導キャ
リアの局在により電気双極子を発生せしめることを特徴
とする半導体装置。 ２、上記複数の活性領域間に働く上記電気双極子の相互
作用によって、該活性領域の１つの内部における上記伝
導キャリアの局在を変化させることにより、上記活性領
域に生じた電気双極子の方向もしくは大きさを変化せし
め、該変化を隣接する電気双極子方向もしくは大きさの
変化として伝播させ、これにより情報が伝達されてなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装
置。 ３、上記活性領域は、その中に、第１及び第２の低ポテ
ンシャルエネルギ領域を有することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の半導体装置。 ４、上記活性領域は、その中に、第１及び第２の低ポテ
ンシャルエネルギ領域を有し、 上記伝導キャリアが第１の低ポテンシャルエネルギ領域
に存在するか、第２の低ポテンシャルエネルギ領域に存
在するかによって上記電気双極子が形成されてなり、 複数の上記活性領域における電気双極子に対応させて情
報を保持することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の半導体装置。 ５、上記障壁領域と上記複数の活性領域を含む膜を具備
してなり、 該膜の方線方向と実質的に平行に電界を印加し、該電界
と実質的に同一方向もしくは実質的に反対方向の電気双
極子からなる微小領域を上記膜の内部に分布せしめ、 情報を保持することを特徴とすることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ６、上記印加電界と実質的に同一方向もしくは実質的に
反対方向の上記電気双極子からなる上記微小領域をディ
ジタル信号の”１”あるいは”０”と対応させることを
特徴とする特許請求の範囲第５項記載の半導体装置。 ７、上記膜の面の方向と実質的に平行に電界を印加し、
該電界の方向を回転せしめることによって、上記複数の
活性領域の間で電気双極子を転送することを特徴とする
特許請求の範囲第５項記載の半導体装置。 ８、上記活性領域の１対を互いに隣接して配置すること
により、等価的にフリップフロップを擬似することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ９、上記擬似フリップフロップを複数個配置し、該複数
個の擬似フリップフロップにワード線とデータ線を接続
もしくは接近させて情報記憶装置を構成することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。[Claims] 1. It has a barrier region made of a high-resistance semiconductor, an insulator, or a semi-insulator, and includes a plurality of active regions in the barrier region, and the active region confines conductive carriers therein. Each of the active regions contains an impurity atom acting as a donor or acceptor, and the conduction carriers are localized within one of the plurality of active regions to generate an electric dipole. Device. 2. The direction of the electric dipole generated in the active region by changing the localization of the conduction carrier within one of the active regions due to the interaction of the electric dipoles acting between the plurality of active regions. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein information is transmitted by changing the size or changing the size and propagating the change in the direction or size of adjacent electric dipoles. 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the active region has first and second low potential energy regions therein. 4. The active region has first and second low potential energy regions therein, and the conduction carriers are present in the first low potential energy region or present in the second low potential energy region. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the electric dipole is formed by a plurality of active regions, and information is held in correspondence with the electric dipoles in a plurality of the active regions. 5. A film including the barrier region and the plurality of active regions, wherein an electric field is applied substantially parallel to the normal direction of the film, and the electric field is applied in substantially the same direction or substantially opposite to the electric field. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein micro regions consisting of directional electric dipoles are distributed inside the film to retain information. 6. Claims characterized in that the micro region consisting of the electric dipole in the substantially same direction or substantially opposite direction to the applied electric field is made to correspond to "1" or "0" of the digital signal. The semiconductor device according to item 5. 7. Applying an electric field substantially parallel to the direction of the plane of the film,
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein electric dipoles are transferred between the plurality of active regions by rotating the direction of the electric field. 8. The semiconductor device according to claim 1, wherein a flip-flop is equivalently simulated by arranging the pair of active regions adjacent to each other. 9. An information storage device is constructed by arranging a plurality of the pseudo flip-flops and connecting word lines and data lines to or close to the plurality of pseudo flip-flops. semiconductor devices.