电子器件制造技术

一种电子器件包括一个导电区以及一个与所述导电区密切相关的细颗粒三维组件，所述导电区的导电率通过控制在所述细颗粒三维组件中的电子分布而得到控制。另一种电子器件包括一个导电区以及与所述导电区密切相关的一个细颗粒两维组件，所述导电区的导电率通过控制形成在所述细颗粒中的多个量子能级中的电子占据状态而得到控制。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电子器件，且更具体地说是涉及一种采用细颗粒的三维组件的电子器件。在近来的高集成半导体存储器中，在一位信息的存储单元中的电容中存储了大约104个电子。因此，为了把信息写入到半导体存储器中，必须在存储单元的电容中存储约104个电子。为了把104个电子存储到存储单元中的电容中，由于每一个电子需要几eV的激励，所以仅为了存储一位的信息就需要消耗高至104eV或更多的激励。即，传统半导体存储器的功率消耗大是不可避免的。因而本专利技术的一个目的，是提供一种能够实现低消耗存储器器件的电子器件。本专利技术的另一个目的，是提供一种电子器件，它能够实现允许信息的高速写入和读出的电子器件。本专利技术的再一个目的，是提供一种电子器件，它能够实现可存储多位信息的存储器器件。本专利技术的再一个目的，是提供一种电子器件，它能够实现能够存储多值信息的存储器器件。本专利技术的再一个目的，是提供一种电子器件，它能够实现允许高集成度的存储器器件。根据本专利技术的第一个方面，提供了一种电子器件，它包括一个导电区；以及与该导电区密切相关的细颗粒三维组件，该导电区的导电率通过控制电子在细颗粒三维组件中的分布而受到控制。在本专利技术的第一个方面，该电子器件通常包括与细颗粒三维组件密切相关地设置的一个控制电极，以通过把电压加到该控制电极上而控制电子在细颗粒三维组件中的分布。在本专利技术的第一个方面中，通过读取存储在电子器件中的信息来检测导电区的导电率差，从而检测细颗粒三维组件的电子分布差。在本专利技术的第一个方面中，该三维组件通常包括多个叠置的层，每一个层都是一个两维细颗粒阵列，其中细颗粒以预定的图案被两维排列在与导电区同细颗粒三维组件的界面相平行的一个平面中。在此情况下，沿着与导电区同细颗粒三维组件的界面垂直的方向的细颗粒之同的距离，可以被确定为一个允许电子通过量子力学隧道效应而在细颗粒之间运动的值或一个使电子难于通过量子力学隧道效应在细颗粒之间运动的值。该细颗粒三维组件可包括多个细颗粒三维子组件—其每一个都包括沿着与导电区同细颗粒三维组件的界面垂直的方向排列的多个两维细颗粒阵列。在此情况下，沿着与导电区同各个三维组件的界面垂直的方向的细颗粒之间的距离可被确定为一个允许电子通过量子力学隧道效应在各个三维子组件内的颗粒之间运动的值，且从细颗粒的三维子组件中的周边细颗粒沿着与导电区与细颗粒三维组件的界面垂直的方向至另一细颗粒的三维子组件中的相对周边细颗粒的距离可被确定为一个使电子难于通过量子力学隧道效应在这些细颗粒之间运动的值。根据本专利技术的第二个方面，提供了一种电子器件，包括一个导电区；以及与该导电区密切相关的一个细颗粒两维组件，该导电区的导电率，通过控制形成在细颗粒中的多个量化能级中电子的占据状态，而得到控制。在本专利技术的第二个方面，电子器件通常包括与细颗粒的两维组件密切相关地设置的控制电极，以通过把电压加到该控制电极上而控制具有不同量子能级的电子的状态。在本专利技术的第二个方面中，通过读取存储在电子器件中的信息来检测导电区的导电率差，从而检测细颗粒两维组件中的电子分布差。在本专利技术的第二个方面，该两维组件是这样设计的—即使得不同的量子能级之间即基态与第一激发态之间或第一激发态与第二激发态之间的平均能量差大于kT(其中k是波尔兹曼常数，且T是绝对温度表示的操作温度)。更具体地说，当在室温下操作该电子器件时，平均能量差被确定为大于26meV—即室温下的kT值，但当电子器件在低温—例如在液氮温度—下运行时，使它不低于10meV就足够了。在本专利技术中，细颗粒可以是一种半导体，诸如化合物半导体、多晶硅等，也可以是金属。根据本专利技术的第一个方面的、具有上述结构的电子器件，能够根据细颗粒三维组件中的电子分布来存储信息，并能够通过检测导电区的导电率差来检测电子分布差。因此，能够实现用于写入和读出信息的存储器器件。这种存储器器件的功率消耗很低，因为细颗粒三维组件中的电子分布能够通过施加电压而方便地得到控制。另外，由于能够借助电子在细颗粒之间的运动而高速改变状态，信息的写入和读出能够以高速进行的。特别是当沿着与导电区同细颗粒三维组件的界面相垂直的方向从一个细颗粒至另一细颗粒的距离被确定一个为使电子难于通过量子力学隧道效应而在细颗粒之间运动的值时，能够通过按照平面内电荷密度值把一位的信息存储到各个两维细颗粒阵列中，而在整体上存储多位的信息。另外，该存储器器件所占据的空间非常小，并能够进行高度的集成。根据本专利技术的第二个方面并具有上述结构的电子器件，能够根据多个量子能级的电子占据状态来存储信息，并能够通过检测导电区的导电率差来检测电子的占据状态之差。因此，能够实现用于写入和读出信息的存储器件。当采用两或多个量子能级时，能够存储三值或更多值的信息。该存储器件的功率消耗较低，因为多个量子能级的电子占据状态能够通过施加电压而方便地得到控制。另外，由于能够借助电子在细颗粒之间的运动而高速地引起占据状态的改变，信息的写入和读出能够以高速进行。另外，该存储器件占据的空间很小，并能够进行高度的集成。通过以下结合附图进行的详细描述，本专利技术的上述和其他目的和特征将变得显而易见。附图说明图1是根据本专利技术的第一实施例的场效应晶体管的立体图2是沿着图1的II-II线取的横截面图；图3是用于说明根据本专利技术的第一实施例的场效应晶体管的操作的横截面图；图4是用于说明根据本专利技术的第一实施例的场效应晶体管的操作的横截面图；图5A至5D是用于说明根据本专利技术的第一实施例的场效应晶体管的制作方法的横截面图；图6是根据本专利技术的第二实施例的场效应晶体管的横截面图；图7是用于说明根据本专利技术的第二实施例的场效应晶体管的操作的横截面图；图8是根据本专利技术的第三实施例的场效应晶体管的横截面图；图9是是用于说明根据本专利技术的第三实施例的场效应晶体管的操作的横截面图；图10是根据本专利技术的第四实施例场效应晶体管的横截面图；图11是用于说明根据本专利技术的第四实施例的场效应晶体管的操作的横截面图；图12是用于说明根据本专利技术的第四实施例的场效应晶体管的操作的横截面图；图13是用于说明根据本专利技术的第四实施例的场效应晶体管的操作的横截面图；图14是根据本专利技术的第五实施例的场效应晶体管的横截面图；图15是用于说明根据本专利技术的第五实施例的场效应晶体管操作的能带图；图16是用于说明根据本专利技术的第五实施例的场效应晶体管操作的能带图；图17是用于说明根据本专利技术的第五实施例的场效应晶体管操作的能带图；图18是用于说明根据本专利技术的第五实施例的场效应晶体管操作的能带图19是根据本专利技术的第六实施例的场效应晶体管的横截面图。以下结合附图描述本专利技术的某些实施例。在显示本专利技术实施例的所有附图中，共同或等价的元件用共同的标号表示。图1是根据本专利技术的第一实施例的场效应晶体管的立体图，且图2是沿着图1的II-II线取的横截面图。如图1和2所示，在根据第一实施例的场效应晶体管中，依次叠置在半绝缘GaAs基底1上的是GaAs层2(最好通过一个缓冲层)、AlGaAs层3和GaAs层4—这些层都是例如未掺杂的。GaAs层2被用作导电区，即沟道层。GaAs帽层4被用来防止AlGaAs层3的氧化。AlGaAs层3，在其与GaAs层2与AlGaAs层3之间的异质界面平行的第一、第二和第三平面中，分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子器件，包括：一个导电区；以及一个与所述导电区密切相关的细颗粒三维组件，所述导电区的导电率通过控制在所述细颗粒三维组件中的电子分布而得到控制。

【技术特征摘要】
JP 1996-12-12 332493/961.一种电子器件，包括一个导电区；以及一个与所述导电区密切相关的细颗粒三维组件，所述导电区的导电率通过控制在所述细颗粒三维组件中的电子分布而得到控制。2.根据权利要求1的电子器件，进一步包括与所述细颗粒三维组件密切相关的一个控制电极，所述细颗粒三维组件的电子分布借助加到所述控制电极上的一个电压而得到控制。3.根据权利要求1的电子器件，其中所述细颗粒三维组件中的电子分布之差通过所述导电区的导电率之差而得到检测。4.根据权利要求1的电子器件，其中所述细颗粒三维组件包括累积成多个级的两维细颗粒阵列，各个所述两维细颗粒阵列包括在与所述导电区同所述细颗粒三维组件之间的界面平行的一个平面中两维排列成一个预定图案的细颗粒。5.根据权利要求4的电子器件，其中沿着与所述导电区和所述细颗粒三维组件之间的界面相垂直的方向的细颗粒之间的距离被确定为这样一个值—即该值使得电子能够通过量子力学隧道效应而在所述细颗粒之间运动。6.根据权利要求4的电子器件，其中沿着与所述导电区和所述细颗粒三维组件之间的界面相垂直的方向的细颗粒之间的距离被确定为这样一个值—即该值使得电子难于通过量子力学隧道效应而在所述细颗粒之间运动。7.根据权利要求4的电子器件，其中所述细颗粒三维组件包括多个细颗粒三维子组件—这些子组件沿着与所述导电区同所述细颗粒三维组件之间的界面垂直的方向设置，且所述多个细颗粒三维子组件的每一个都包括多个所述两维细颗粒阵列，所述多个细颗粒三维子组件的每一个中的细颗粒之间沿着所述方向的距离被确定为这样的一个值—即该值使得电子能够通过量子力学隧道效应而在所述细颗粒之间运动，且从一个细颗粒三维子组件中的一个周边细颗粒沿着与所述导电区同所述细颗粒三维组件之间的界面相垂直的方向至另一细颗粒三维子组件中的一个相对周边细颗粒的...

【专利技术属性】
技术研发人员：长谷伊知郎，铃木寿一，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]