[Claims] タイプＩＩインターバンド異質構造体後方ダイオード

【特許請求の範囲】
【請求項１】インターバンドトンネル特性を示す半導体装置であって、第１半導体領域と第２半導体領域とを含んでおり、それらはそれぞれ相互に異質の組成と伝導性を有し、インターフェース層で分離されており、該第１半導体領域は第１エネルギーバンドギャップを有し、該第２半導体領域は第２エネルギーバンドギャップを有し、それら第１半導体領域と第２半導体領域は、該第１エネルギーバンドギャップと該第２エネルギーバンドギャップが互いに反対の方向にシフトするように選択されており、前記インターフェース層は充分に薄くて、該第１半導体領域と該第２半導体領域との間で電子キャリヤを移動させ、該インターフェース層を通じてバイアストンネル現象を発生させることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】正領域と負領域とを有したフェルミ準位を含んでおり、第１半導体領域と第２半導体領域は伝導バンドエッジを含んでおり、第１エネルギーバンドギャップと第２エネルギーバンドギャップはインターフェース層の領域でフェルミ準位の負領域でオーバーラップし、前記第１半導体領域と前記第２半導体領域の一方の伝導バンドエッジは他方の価電子バンドエッジの下方に存在することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】第１半導体領域と第２半導体領域はグループIII－Ｖの半導体合金から選択された物質を含んでいることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】第１半導体はＩnＡsを含んでおり、第２半導体はＩn1-xＧaxＳbを含んでおり、ｘは１以下０以上であり、インターフェース層はＡlＳbを含んでいることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】第１半導体領域はＩnＡsを含んでおり、第２半導体領域はＩn1-xＧaxＳbを含んでおり、ｘ値は好適には０であり、０.３以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】第１半導体領域と第２半導体領域はそれぞれ本質的に純粋ＩnＡsとＧaＳbで成り、インターフェース層はＡlと、ＳbとＧaとで成る群から選択された少なくとも１種とを含んだ化合物を含んでいることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項７】第１半導体領域と第２半導体領域の一方はｎ型半導体物質を含んでおり、他方はｐ型半導体物質を含んでいることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項８】第１半導体領域と第２半導体領域の一方はｎ型ＩnＡsを含んでおり、他方はｐ型ＩnＧaＳbを含んでおり、インターフェースはＡlＳbを含んでいることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項９】インターフェース層はＡl、Ｓb及びＧaで成る群から選択される少なくとも２物質を含んでいることを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
【請求項１０】第１半導体領域はＩnＡsを含んでおり、第２半導体領域はＩnＧaＳbとＧaＳbで成る群から選択される化合物を含んでおり、インターフェース層はＡlＳbとＡlＧaＳbで成る群から選択されることを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
【請求項１１】インターフェース層は本質的にＡl、Ｇa及びＳbで成ることを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
【請求項１２】インターフェース層はＡlと、ＳbとＧaで成る群から選択される少なくとも１種の物質とを含んだ化合物を含んでいることを特徴とする請求項９記載の半導体装置。
【請求項１３】ＡlとＧaとの組み合わせは化合物ＡlＧaＳbの５０％を含んでおり、Ｓbは残りを含んでいることを特徴とする請求項１２記載の半導体装置。
【請求項１４】半導体層は伝導バンドエッジと価電子バンドエッジとをさらに含んでおり、インターフェース層成分物質の密度は、第１半導体領域と第２半導体領域のそれぞれの伝導バンドエッジとそれぞれの価電子バンドエッジとの間で連続的にグレードされたインターフェース遷移バンド領域を形成し、インターフェース層でのそれら半導体領域の一方の伝導バンドエッジはインターフェース層での他方の半導体領域の価電子バンドエッジの下方に存在することを特徴とする請求項１２記載の半導体装置。
【請求項１５】第１半導体領域あるいは第２半導体領域はｎ型ＩnＡsを含んでおり、他方はｐ型ＩnＧaＳbを含んでいることを特徴とする請求項１４記載の半導体装置。

What is claimed is:
l. A semiconductor device exhibiting an interband tunneling characteristic, including a first semiconductor region and a second semiconductor region, each having a mutually different composition and conductivity type, and separated by an interface layer, the first semiconductor region having a first energy band gap and the second semiconductor region having a second energy band gap, wherein the first and second semiconductor regions are selected such that the first energy band gap and the second energy band gap are shifted in mutually opposite directions, and wherein the interface layer is sufficiently thin to allow for electron carrier transfer between the first semiconductor region and the second semiconductor region to occur via tunneling through the interface layer.

2. A semiconductor device as set forth in claim 1, wherein the semiconductor device includes a fermi level having a positive region and a negative region, and wherein the first semiconductor region and the second semiconductor region include conduction band edges and valence band edges, and wherein the first energy band gap and the second energy band gap overlap in the negative region of the fermi level in the region of the interface layer, and wherein the conduction band edge of one of the first and second semiconductor regions lies below the valence band edge of the other of the first and second semiconductor regions.

3. A semiconductor device as set forth in claim 1, wherein the first and the second semiconductor regions are comprised of materials selected from Group III-V semiconductor alloys.

4. A semiconductor device as set forth in claim 1, wherein the first semiconductor region is comprised of InAs and the second semiconductor region is comprised of In , Ga, Sb where l>x>0 and the interface layer is comprised ofAISb.

5. A semiconductor device as set forth in claim 1, wherein the first semiconductor region is comprised of InAs, and the second semiconductor region is comprised of Inl xGalSb, where the value of x is preferably 0, but less than 0. 3.

6. A semiconductor device as set forth in claim 1, wherein the first and the second semiconductor regions consist essentially of pure InAs and GaSb, respectively, and wherein the interface layer is comprised of a compound including A1 and at least one material selected from the group consisting of Sb and Ga.

7. A semiconductor device as set forth in claim 2, wherein one of the first and the second semiconductor regions is comprised of n-type semiconductor material and the other of the first and the second semiconductor regions is comprised of p-type semiconductor material.

8. A semiconductor device as set forth in claim 2, wherein one of the first and the second semiconductor regions is comprised of n-type InAs, and other of the first and the second semiconductor regions is comprised of p-type InGaSb, and the interface is comprised of AlSb.

9. A semiconductor device as set forth in claim 5, wherein the interface layer is comprised of a compound of at least two materials selected from the group consisting of Al, Sb, and Ga.

10. A semiconductor device as set forth in claim 5, wherein the first semiconductor region is comprised of InAs, and the second semiconductor region is comprised of a compound selected from the group consisting of InGaSb and GaSb, and wherein the interface layer is selected from the group consisting of AISb and A) GaSb.

11. A semiconductor device as set forth in claim 6, wherein the interface layer consists essentially of A1, Ga, and Sb.

12. A semiconductor device as set forth by claim 9, wherein the interface layer is comprised of a compound including Al and at least one material selected from the group consisting of Sb and Ga.

13. A semiconductor device as set forth in claim 12, wherein a combination of Al and Ga comprise fifty percent of the compound A) GaSb and Sb comprises the residual.

14. A semiconductor device as set forth in claim 12, wherein the semiconductor layers further include conduction band edges and valence band edges, and where the concentration of the interface layer constituent materials forms a continuously graded interface transition band region between the respective conduction band edges and the respective valence band edges of the first and the second semiconductor regions, and wherein the conduction band edge of one of the semiconductor regions at the interface layer lies below the valence band edge of the other of the semiconductor regions at the interface layer.

15. A semiconductor device as set forth in claim 14, wherein either the first or the second semiconductor region is comprised of n-type InAs, and the other of the first or the second semiconductor regions is comprised of p-type InGaSb.

「特表2003-518326およびWO01037348より引用」