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半導体積層構造

国内特許コード P110004364
整理番号 K028P23
掲載日 2011年7月12日
出願番号 特願2009-189211
公開番号 特開2011-040679
登録番号 特許第5198385号
出願日 平成21年8月18日(2009.8.18)
公開日 平成23年2月24日(2011.2.24)
登録日 平成25年2月15日(2013.2.15)
発明者
  • 好田 誠
  • 新田 淳作
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 半導体積層構造
発明の概要 【課題】スピン軌道相互作用を増大させること。
【解決手段】本発明は、第1半導体層12と、第1半導体層12上に設けられ、第1半導体層12よりバンドギャップの小さい第2半導体層14と、第2半導体層14上に設けられ、第2半導体層14より大きなバンドギャップを有する第3半導体層16と、第1半導体層12と第2半導体層14との間に形成され、スピン軌道相互作用に起因した有効磁場が生じる第1界面32と、第2半導体層14と第3半導体層16との間に形成されたす第2界面32と、を具備し、第1界面32の伝導帯の不連続エネルギは第1界面32の価電子帯の不連続エネルギより小さい半導体積層構造である。
【選択図】図8
従来技術、競合技術の概要


スピンを用いたスピンエレクトロニクスはその実用化が期待されている。スピンエレクトロニクスの分野において、例えば非特許文献1では、スピン軌道相互作用に起因する有効磁場を活用したスピン電界効果トランジスタが提案されている。また、例えば非特許文献2では、スピン軌道相互作用を用いスピン偏極した電子を選別するスピンフィルタが提案されている。スピン軌道相互作用を増大させる方法として、非特許文献3には、InGaAsとInAsとの界面におけるスピン軌道相互作用を用いることが記載されている。非特許文献4には、InPとInGaAsとの界面におけるスピン軌道相互作用を用いることが記載されている。

産業上の利用分野


本発明は、半導体積層構造に関し、特に、スピン軌道相互作用をスピン偏極した電子に及ぼす半導体積層構造に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
第1半導体層と、
前記第1半導体層上に設けられ、前記第1半導体層よりバンドギャップ小さく、伝導帯のエネルギが前記第1半導体層の伝導帯のエネルギより小さく、価電子帯のエネルギが前記第1半導体層の価電子帯のエネルギより大きい第2半導体層と、
前記第2半導体層上に設けられ、前記第2半導体層より大きなバンドギャップを有し、伝導帯のエネルギが前記第2半導体層の伝導帯のエネルギより大きく、価電子帯のエネルギが前記第2半導体層の価電子帯のエネルギより小さい第3半導体層と、
前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に形成され、スピン軌道相互作用に起因した有効磁場が生じる第1界面と、
前記第2半導体層と前記第3半導体層との間に形成された第2界面と、
を具備し、
前記第1界面の伝導帯の不連続エネルギは前記第1界面の価電子帯の不連続エネルギより小さく、
前記第2界面の伝導帯の不連続エネルギは前記第1界面の伝導帯の不連続エネルギより大きく、
前記第2界面の価電子帯の不連続エネルギは前記第1界面の価電子帯の不連続エネルギより小さい半導体積層構造。

【請求項2】
前記第1半導体層から前記第3半導体層を挟み、前記第1界面にスピン偏極した電子を閉じ込める2つの障壁層を具備する請求項記載の半導体積層構造。

【請求項3】
前記2つの障壁層の伝導帯のエネルギは前記第1半導体層、前記第2半導体層および第3半導体層の伝導帯のエネルギより大きい請求項2記載の半導体積層構造。

【請求項4】
前記第1半導体層はInGaAsP層であり、前記第2半導体層はInGaAs層であり、前記第3半導体層はInGaAlAsである請求項1からのいずれか一項記載の半導体積層構造。

【請求項5】
前記第1半導体層はInGaAsP層であり、前記第2半導体層はInGaAs層であり、前記第3半導体層はInGaAlAsであり、前記2つの障壁層はInAlAsである請求項2または3記載の半導体積層構造。

【請求項6】
前記第1半導体層は(In0.53Ga0.47As)(InP)(1-X)であり、前記第3半導体層は(In0.52Al0.48As)(In0.53Ga0.47As)(1-Y)である請求項または記載の半導体積層構造。

【請求項7】
前記InGaAs層のIn組成比は0.53以上である請求項からいずれか一項記載の半導体積層構造。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009189211thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ 界面の構造と制御 領域
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