JPWO2009041362A1 - 論理素子 - Google Patents
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Abstract
Description
はじめに、本発明の実施例1における論理素子について説明する。図1は、本発明の実施例1における論理素子100の構成例を模式的に示す斜視図である。論理素子100は、例えば面方位が(001)のGaAsからなる基板101の上に、単結晶のAl0.7Ga0.3Asからなる犠牲層121,単結晶の絶縁性GaAsからなる絶縁層102,シリコンがドープされた単結晶の導電性GaAs(第1半導体)からなる導電層103,および単結晶の絶縁性AlGaAs(第2半導体)からなる圧電体層(励振手段)104からなる積層構造体を備えている。圧電体層104は、例えばAl0.3Ga0.7Asから構成されている。
次に、本発明の実施例1における論理素子を用いた演算回路(シフトレジスター)について説明する。図4は、本発明における論理素子を用いたシフトレジスターの構成を示す平面図である。このシフトレジスターは、7個の論理素子を備えた場合を例にしている。例えば、面方位が(001)のGaAsからなる基板441の上に、単結晶の絶縁性GaAsからなる絶縁層(不図示),シリコンがドープされた単結晶の導電性GaAs(第1半導体)からなる導電層(不図示),および単結晶の絶縁性AlGaAs(第2半導体)からなる圧電体層442が積層され、所定の間隔で、複数の開口部443が形成されてこれらの間に梁401〜梁407が形成されている。従って、梁401〜梁407の両端に連続している圧電体層442の領域における積層部分が、梁401〜梁407を支持する支持部となる。また、複数の開口部443は、所定の方向(図4左右方向)に1列に配列されて形成されている。従って、梁401〜梁407も、1列に配列されている。
次に、本発明の実施例における論理素子を用いた、他の形態のシフトレジスターについて、図7の平面図を用いて説明する。以下に説明するシフトレジスターは、隣り合う梁の間の振動の結合を、機械的に行うようにしたものである。このシフトレジスターは、7個の論理素子を備えた場合を例にしている。例えば、面方位が(001)のGaAsからなる基板741の上に、単結晶の絶縁性GaAsからなる絶縁層(不図示),シリコンがドープされた単結晶の導電性GaAsからなる導電層(不図示),および単結晶の絶縁性AlGaAsからなる圧電体層742が積層され、所定の間隔で、複数の開口部が形成されてこれらの間に梁701〜梁707が形成されている。これらは、図4を用いて説明したシフトレジスターと同様である。
次に、本発明の実施例における論理素子を用いた論理回路(演算回路)について説明する。以下では、上記論理素子をAND・OR回路に適用した場合の例である。
以下、本発明における実施例2として、静電結合を励振手段に用いる場合について、図9を用いて説明する。本実施例2における論理素子は、まず、両端が支持部905および支持部906に支持されて共振周波数fresの梁907を備え、また、梁907の振動を検出するための振動検出電極(第3電極)910を支持部906に備え、支持部905の上には共通電極909を備えるようにしている。当然ながら、梁907は、基板(図示せず)と離間している。また、梁907の延在する方向に垂直な方向の一方の近傍に、励振部911を備え、梁907の延在する方向に垂直な方向の他方の近傍に、パラメトリック励振部912を備え、これらは各々初期励振電極913および励振電極914を備えている。本例では、励振部911とパラメトリック励振部912とは、梁907の延在する方向に垂直な方向に対向配置されている。
Claims (15)
- 機械的に振動する振動部と、
位相がπ異なる第1の振動状態および第2の振動状態のいずれかの状態で前記振動部をパラメトリック振動させる励振手段と、
この励振手段に前記パラメトリック振動を起こす信号が入力される入力部と、
パラメトリック振動している前記振動部の前記第1の振動状態および前記第2の振動状態のいずれかの状態に対応する信号を出力する出力部と
を少なくとも備え、
前記第1の励振状態あるいは前記第2の励振状態を用いて「0」あるいは「1」のバイナリー情報を表現することを特徴とする論理素子。 - 請求項1記載の論理素子において、
前記振動部は、圧電材料から構成された圧電体層を備える梁を含み、
前記励振手段は、前記圧電体層であり、
前記入力部は、前記梁に前記パラメトリック振動を起こす交流電圧が印加される入力電極であり、
前記出力部は、前記圧電材料の圧電効果による信号が出力される出力電極である
ことを特徴とする論理素子。 - 請求項2記載の論理素子において、
前記入力電極は、
前記梁の共振周波数で、位相がπ異なる第1および第2の交流電圧が選択的に印加される第1電極と、
前記梁をパラメトリック励振するための、前記梁の共振周波数の2倍の周波数の第3の交流電圧が印加される第2電極と
から構成されていることを特徴とする論理素子。 - 請求項3記載の論理素子において、
所定の間隔を開けて配列された複数の前記梁と、
複数の前記梁の各々に設けられた前記第2電極と、
複数の前記梁の配列の一端の梁に設けられた前記第1電極と、
複数の前記梁の配列の他端の梁に設けられた前記出力電極と、
隣り合う前記梁の間の振動の結合を行う振動結合手段と
を備えることを特徴とする論理素子。 - 請求項4記載の論理素子において、
前記振動結合手段は、隣り合う梁に渡って設けられた転送電極である
ことを特徴とする論理素子。 - 請求項4記載の論理素子において、
前記振動結合手段は、隣り合う梁の各々の一部を連結する連結梁である
ことを特徴とする論理素子。 - 請求項2記載の論理素子において、
前記梁は、
第1半導体からなる導電層と、
前記導電層の上に積層されて、前記第1半導体より低い伝導性の第2半導体および絶縁体のいずれかからなる前記圧電体層と
から構成されていることを特徴とする論理素子。 - 請求項7記載の論理素子において、
前記梁は、
第1化合物半導体からなる前記導電層と、
前記導電層の上に積層されて、前記第1化合物半導体よりバンドギャップの大きな第2化合物半導体からなる前記圧電体層と
から構成されていることを特徴とする論理素子。 - 請求項7記載の論理素子において、
前記第2半導体は、ヘテロエピタキシャル成長によって作製されたものであることを特徴とする論理素子。 - 請求項1記載の論理素子において、
前記励振手段は、
前記振動部に静電力を印加することで、前記振動部を前記位相がπ異なる第1の振動状態および第2の振動状態のいずれかの振動状態とする第1の励振手段と、
前記第1の振動状態および前記第2の振動状態のいずれかの振動状態とされた前記振動部をパラメトリック励振するための第2の励振手段と
から構成され、
前記出力部は、前記振動部の一端側に接続して前記振動部の振動に対応する信号が出力される出力電極を含む
ことを特徴とする論理素子。 - 請求項10記載の論理素子において、
前記入力部は、
前記振動部の共振周波数で、位相がπ異なる第1および第2の交流電圧が選択的に印加される第1電極と、
前記振動部をパラメトリック励振するための、前記振動部の共振周波数の2倍の周波数の第3の交流電圧が印加される第2電極と
を備えることを特徴とする論理素子。 - 請求項11記載の論理素子において、
所定の間隔を開けて配列された複数の前記振動部と、
複数の前記振動部の各々に設けられた前記第2電極と、
複数の前記振動部の配列の一端の振動部に設けられた前記第1電極と、
複数の前記振動部の配列の他端の振動部に設けられた前記出力電極と、
隣り合う前記振動部の間の振動の結合を行う振動結合手段と
を備えることを特徴とする論理素子。 - 請求項12記載の論理素子において、
前記振動結合手段は、隣り合う梁に渡って設けられた転送電極である
ことを特徴とする論理素子。 - 請求項12記載の論理素子において、
前記振動結合手段は、隣り合う梁の各々の一部を連結する連結梁である
ことを特徴とする論理素子。 - 請求項10記載の論理素子において、
前記振動部は、埋め込み絶縁層の上に形成された半導体層から構成されていることを特徴とする論理素子。
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