(57)【要約】  本発明は電子輸送デバイスに関するものであり、当該デバイスは少なくとも一つの輸送層(６)を具備してなる。この層には、少なくとも一つの周期的転位および／または欠陥ネットワークならびに上記輸送層内で電子を案内するための手段(４)が形成されている。
2008516460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子輸送デバイスであって、
少なくとも一つの輸送層(６)であって、少なくとも一つの周期的転位および／または欠陥アレイが形成された輸送層(６)と、
前記輸送層の面内で電子を案内するための手段(４,６０,６２,６４,７０,７２)と、を具備し、
前記輸送層は、
前記周期的アレイが第１の周期を有する、第１の方向に延在させられた少なくとも一つの領域(６０,６２,６４,７０,７２)の形態と、
前記周期的アレイが第２の周期を有する、前記第１の方向とは異なる第２の方向に延在させられた少なくとも一つの第２の領域の形態と、を有し、
前記第２の周期は前記第１の周期とは異なるものであることを特徴とする電子輸送デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のデバイスを具備してなることを特徴とする負差抵抗を持つダイオード。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のデバイスと、
前記層内を流れる電流あるいは前記層内に生じる電圧の強度における変化を検出するための手段と、を具備してなることを特徴とする電界および／または磁界を特性付けるためのデバイス。
【請求項４】
電界および／または磁界を特性付けるためのデバイスであって、
電子輸送デバイスと、
少なくとも一つの周期的転位および／または欠陥アレイが形成された少なくとも一つの輸送層(６)と、
前記輸送層の面内で電子を案内するための手段(４,６０,６２,６４,７０,７２)と、を具備してなり、
前記特性付けデバイスはさらに、前記層内を流れる電流あるいは前記層内に生じる電圧の強度における変化を検出するための手段を具備してなることを特徴とするデバイス。
【請求項５】
少なくとも一つの転位アレイを具備してなるタイプのものであって、前記転位の少なくともある部分は電荷および／または化学種によって付与されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項６】
正方形状に、長方形状に、あるいは六角形状に配置された転位の少なくとも一つのアレイを具備してなるタイプのものであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項７】
照射および／または注入欠陥の少なくとも一つのアレイを具備してなるタイプのものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記輸送層(６)と電気的に接触するための手段(８,１０,８０,８２,８４,８６)をさらに具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記案内手段は、その上に輸送層が配置される絶縁層(４)あるいは相対的に非導電性の層を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記輸送層に電界および／または磁界を印加し、かつ／または前記輸送層の電界および／または磁界を測定するための手段(２０)をさらに具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１１】
転位および／または欠陥アレイを備えた少なくとも一つの第２の輸送層を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１２】
ＳＯＩ構造体の表層に前記輸送アレイが形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記輸送層は、前記周期的アレイが第１の周期を有する、第１の方向に延在させられた少なくとも一つの領域(６０,６２,６４,７０,７２)の形態を有することを特徴とする請求項４に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記輸送層は、前記周期的アレイが第２の周期を有する、前記第１の方向とは異なる第２の方向に延在させられた少なくとも第２の領域を具備してなることを特徴とする請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記第２の周期は前記第１の周期とは異なるものであることを特徴とする請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
電子輸送デバイスを製造するための方法であって、
輸送層と呼ばれる層に、少なくとも一つの転位および／または欠陥アレイを形成するステップであって、二つの結晶質材を接合するステップを具備するステップと、
前記輸送層の平面内で電子を案内するための手段を形成するステップと、を具備することを特徴とする方法。
【請求項１７】
案内手段を形成するステップは、
前記周期的アレイが第１の周期を有する、第１の方向に延在させられた少なくとも一つの領域(６０,６２,６４,７０,７２)を形成するステップと、
前記周期的アレイが第２の周期を有する、前記第１の方向とは異なる第２の方向に延在させられた少なくとも一つの第２の領域を形成するステップと、を具備し、
前記第２の周期は前記第１の周期とは異なるものであることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
電子輸送デバイスを製造するための方法であって、
輸送層と呼ばれる層に、少なくとも一つの転位および／または欠陥アレイを形成するステップと、
前記輸送層の平面内で電子を案内するための手段を形成するステップと、を具備し、
前記案内手段を形成するステップは、
前記周期的アレイが第１の周期を有する、第１の方向に延在させられた少なくとも一つの領域(６０,６２,６４,７０,７２)を形成するステップと、
前記周期的アレイが第２の周期を有する、前記第１の方向とは異なる第２の方向に延在させられた少なくとも一つの第２の領域を形成するステップと、を具備し、
前記第２の周期は前記第１の周期とは異なるものであることを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記輸送層をエッチングすることによって前記延在領域を形成することを特徴とする請求項１６ないし請求項１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
転位および／または欠陥アレイを備えた、少なくとも一つの第２の輸送層を形成するステップをさらに具備することを特徴とする請求項１６ないし請求項１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
ＳＯＩ構造体の表層に前記輸送アレイを形成することを特徴とする請求項１６ないし請求項２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記アレイは少なくとも一つの転位アレイを具備してなるタイプのものであり、前記方法は、前記転位の少なくとも一部分を、電荷および／または化学種を用いて付与するステップをさらに具備することを特徴とする請求項１６ないし請求項２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記アレイを形成するステップは、照射および／または注入ステップを具備することを特徴とする請求項１６ないし請求項２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記層との電気的接触のための手段を形成するステップをさらに具備することを特徴とする請求項１６ないし請求項２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
案内手段を形成するステップは、その上に輸送層が配置される絶縁層あるいは相対的に非導電性の層を形成するステップを具備することを特徴とする請求項１６ないし請求項２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
案内手段を形成するステップはシンニングステップを具備することを特徴とする請求項１６ないし請求項２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記アレイを形成するステップは、二つの結晶質材を接合するステップを具備することを特徴とする請求項１８ないし請求項２６のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
共振電子輸送構造体は、非常にしばしば、異なる物理的特性を備えた層の反復によって得た幾何学的配列を利用する。
【背景技術】
【０００２】
上記の層は、二次元構造体および一次元線型構造体のいずれに関しても、たとえば、サンプルに対する垂直線に沿った層の成長あるいは連続処理あるいは移転によって得られる。
【０００３】
それはトンネルダイオードの全ての群に当てはまるが、この群は電子帯間の遷移あるいはトンネルバリア間の共振を利用する。
【０００４】
半導体の分野では、そうした構造体が、その禁制帯によって互いに異なる材料を提供する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
だが、上記技術はまた、そうしたコンポーネントを製造するのに使用されるリソグラフィーおよびエッチング技術によって生じる欠陥に起因して、無制御の構造的不完全性あるいは不均一性と共に境界面を生成する。こうした欠陥によって、伝導特性に対して有害な境界面あるいはボリューム状態を生じることがある。
【０００６】
それゆえ、上記問題を伴わない電子伝導あるいは輸送構造体を得ることが課題となっている。
【０００７】
また、電界および／または磁界の特性付けを可能とするデバイスを得ることが課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、結晶中に配列されたマイクロあるいはナノ欠陥が、平面あるいは縦形状の共振電子輸送デバイスを製造するために使用される。
【０００９】
本発明は電子輸送デバイスに関し、このものは、
少なくとも一つの輸送層であって、少なくとも一つの周期的転位または欠陥アレイが形成された輸送層と、
この輸送層の面内で電子を案内するための手段と、を具備してなる。
【００１０】
そうしたデバイスは、輸送層内での電子の輸送時に１回以上の共振を伴う。
【００１１】
転位アレイの場合、転位の少なくとも一部分は、電荷および／または化学種によって付与できる。
【００１２】
転位アレイは、正方形に、あるいは長方形に、あるいは六角形に、あるいはより一般化して言うと、当該転位間の相互作用によって課される対称性に従って配置できる。
【００１３】
欠陥アレイはまた、少なくとも部分的に、照射および／または注入欠陥タイプのものであってもよい。
【００１４】
輸送層との電気的接触のための手段を設けることができる。
【００１５】
一実施形態によれば、案内手段は絶縁層あるいは相対的に非導電性の層を具備してなり、その上に輸送層が配される。
【００１６】
輸送層に電界および／または磁界を印加するための、および／または輸送層の電界および／または磁界を測定するための手段を設けることができる。
【００１７】
輸送層は、第１の方向に延在させられた少なくとも一つの領域の形態を有することができ、ここで周期的アレイは第１の周期を有する。
【００１８】
それはまた、有利なことには第１の方向とは異なる、第２の方向に延在させられた少なくとも一つの第２の領域を具備してなることができ、ここで周期的アレイは第２の周期を有し、この周期は第１の周期と異なっていても、あるいは異なっていなくてもよい。
【００１９】
この場合、異なる共振が、延在させられた領域の方向によって規定される、異なる電子伝搬方向に得られる。
【００２０】
第２の輸送層を形成することができる。この第２の輸送層はまた、転位および／または欠陥アレイを有することができる。
【００２１】
各層にアレイを有する二つ以上の積載層を形成することができ、その各層のアレイに関して、転位および／または欠陥はオフセットしていてもあるいはオフセットしていなくてもよく、アレイの形状は同一でもあるいは異なっていてもよい。そうしたスタックによって、電子と欠陥との間の相互作用の有効領域を増大させることが可能となる。
【００２２】
各輸送層は、１ｎｍないし１μｍの厚みを有することができる。
【００２３】
有利なことを言えば、輸送アレイは、ＳＯＩ構造体の、あるいは絶縁体上に半導体を設けた構造体の表層に形成されるが、絶縁層は案内層として使用できる。
【００２４】
本発明はまた、上述したような本発明によるデバイスを具備してなる、負差抵抗を備えたダイオードに関する。
【００２５】
本発明はまた、固有の欠陥がほとんどない、「マトリックス」と呼ばれる結晶材料の距離の良好な制御および変更を可能とする技術によって、マイクロまたはナノ構造体を製造するための方法に関する。
【００２６】
それは、複数の層によって構成できる。
【００２７】
本発明はまた、電子輸送デバイスを製造するための方法に関し、当該方法は、
輸送層と呼ばれる層に、少なくとも一つの周期的転位および／または欠陥アレイを形成するステップと、
輸送層の平面内で電子を案内するための手段を形成するステップと、を具備してなる。
【００２８】
アレイは少なくとも一つの転位アレイを具備してなるタイプのものであってもよく、上記方法は、転位の少なくとも一部分を、電荷および／または化学種によって付与するステップをさらに具備する。
【００２９】
アレイは、二つの結晶質素材を接合するステップおよび／または注入ステップおよび／または照射ステップによって得ることができる。
【００３０】
上記層との電気的接触のための手段を形成するステップをさらに実施することもできる。
【００３１】
案内手段を形成するステップは、好ましくは、その上に輸送層が配置される絶縁層あるいは相対的に非導電性の層を形成するステップを具備する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の第１実施形態を図１に示す。
【００３３】
第１の層６に関して、周期的転位および／または欠陥アレイが形成されており、これによって電子輸送が生じるが、アレイの周期性は、この輸送に共振特性を付与する。
【００３４】
上記アレイは、一つまたは二つのディメンションに関して周期的であってもよい。
【００３５】
上記アレイは、たとえば国際公開第99/05711号パンフレットあるいは国際公開第02/054466号パンフレットに開示されたとおりに形成できる。
【００３６】
それゆえ上記アレイは、第１の結晶質材料プレートの面を第２の結晶質材料プレートの面と接触させることによる結合によって製造でき、この結果、上記面によって提供された結晶アレイは、二つのプレートの境界面の各側で広がる結晶領域において、結晶欠陥アレイおよび／または制限アレイの形成を可能とすることができる、少なくとも一つの異なるパラメーターを有する(ここでアレイの少なくとも一つはマイクロあるいはナノ構造体を形成する)。
【００３７】
差パラメーターは、二つの表面によって提供される結晶アレイの所定の回転オフセット角から、および／または接触状態にあるプレートの表面の結晶質材料間の結晶格子パラメーター差から、および／または上記プレートの少なくとも一つの表面が当該表面に対応する方向に単純な結晶面に対してオフセットする所定の角度から得ることができる。
【００３８】
表面の接触子は疎水性あるいは親水性タイプのものであってもよい。
【００３９】
熱処理ステップによって、欠陥および／または制限アレイの形成を完全なものとすることが、そして接触状態にあるプレートの表面間の原子間結合を強化することが可能となる。
【００４０】
それゆえ、たとえば数ナノメーターと数十あるいは数百ナノメーターあるいは数マイクロメーターとの間(たとえば１ｎｍないし６０ｎｍあるいは１００ｎｍあるいは５００ｎｍあるいは1μｍあるいは２０μｍ)のステップのアレイを得ることができる。
【００４１】
このタイプのアレイの製造に関するその他の詳細を、上記二つの文献に見出すことができる。
【００４２】
マイクロあるいはナノ構造体を製造するために、それゆえ、任意選択で他の化学種を添加したりあるいは空洞を形成したりすることができる転位アレイを得るべく分子結合を利用することが可能である。
【００４３】
(化学的特性および／または結晶方位に関して)同一あるいは異なる材料の結合を、転位の特性およびステップを規定するために使用できる。欠陥と電子の相互作用の有効領域を拡大するために、多層結合を利用することも可能である。
【００４４】
たとえば、ＳｉＯ２層の上に二つの層(一方は約１０ｎｍの厚みを持ち、他方は２０ｎｍあるいは１００ｎｍの厚みを持つ)を積層させることも可能である。
【００４５】
欠陥が多ければ多いほど、電子が欠陥と出会う可能性が、そしてこれによってその輸送が改変される可能性が、ますます増大する。
【００４６】
たとえば、Ｓｉ(００１)／Ｓｉ(００１)結合は、転位の(図４ａに示すような)正方形アレイをもたらし、一方、Ｓｉ(１１１)／Ｓｉ(０１１)結合は、(図４ｂに示すような)六角形アレイをもたらす。材料が異なるタイプのものである場合、アレイはむしろ長方形状となる。
【００４７】
これに代えて、あるいは先の技術と組み合わせて、照射および／または注入技術(すなわち放射線(電子および／またはイオン)曝露)を利用することもでき、これは、プローブのサイズが十分に小さい場合には直に、もしくはマスクを介して、輸送が生じる、材料６中の欠陥(ギャップおよび／または格子間欠陥)を生み出す。
【００４８】
形成される欠陥は、輸送現象に関して受動的および／または能動的なものとすることができる。
【００４９】
たとえば、転位に関しては、直線状欠陥において電荷キャリアの拡散あるいは回折の現象を呈することができるが、それはまた、輸送に直に寄与し得る付加的電荷(電子または孔)を提供することが可能である。
【００５０】
電子ドナーまたはアクセプター特質は欠陥の特性によって確定され、任意選択で、意図的に加えるかあるいは自然発生的に捕まえた元素または粒子によるそのデコレーションによって確定される。
【００５１】
ある実施形態では、上記二つの構成要素間の相互作用を促進させるために、電子が、アレイの周囲の厚みの範囲内で、平面層内に閉じ込められる。
【００５２】
したがって輸送は、欠陥を含む層６の平面内で相互作用状況が強制されるよう案内される。
【００５３】
図１Ａの実施形態によれば、そのマイクロまたはナノ構造体を備えたマトリックスはそれゆえバリア層４(これは絶縁性または層６の導電率に対して相対的に非導電性であり、この結果、電流のほとんどは層６内を流れる)によって基体から分離させられる。
【００５４】
ＳＯＩ型コンポーネント(これは基体、薄い絶縁層(たとえばＳｉＯ２酸化物)、および薄い半導体層、特にシリコンを具備してなる)が、本発明によるデバイスを製造するのに適している。
【００５５】
アレイを接合によって得る場合、層６の厚みを制限するために、プレートの一つを薄くすることも可能である。このシンニングは、研削、機械的あるいは化学的研磨、あるいは劈開のステップを含むものであってもよい。最後の例では、劈開面を形成するために表面の一つに、たとえば予めイオン注入を施しておくことがある。
【００５６】
輸送層６は、たとえば数ｎｍないし１００ｎｍあるいは数百ｎｍ(たとえば１ｎｍあるいは５ｎｍないし１００または２００ｎｍあるいは５００ｎｍまたは１μｍ)の厚みを有する。
【００５７】
図１Ｂ(これは図１Ａのデバイスの側面図である)に示すように、層６内の電荷の横方向の伝導を確実なものとするため、たとえば金属蒸着によって活性層６の上に接触子８,１０を形成できる。
【００５８】
代替例によれば、パッド８,１０を、図１Ｂのように両側にではなく、層６の上に設けることができる(図２)。
【００５９】
他の代替例によれば(図３)、パッド８,１０を部分的に層６内に、そして部分的に当該層のレベルすなわち上面の上に設けることができる。
【００６０】
二つの層および接触子からなるアセンブリは、基体２の上に載せることができる。
【００６１】
一つ以上の関連する輸送方向を(この同じ層６の平面内で)規定するために、層６のリソグラフィーおよびエッチングを実施しかつ利用することができる。こうして、層６の平面から(ことによると異なる向きを持つ)輸送バンドを形成することができる。
【００６２】
したがって、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、電荷の移動の軸６０,６２,６４を形成することが可能である(これについては以下で詳しく説明する)。
【００６３】
この効果は、図４Ａおよび図４Ｂに関連して以下で説明するように、アレイのパターンに関して異なる向きでバンドがトレースされる場合、欠陥と相互作用する前に、キャリアは異なる長さにわたって移動できるという意味において、共振効果を調整するのに使用できる。
【００６４】
閉じ込め層４を、上記アレイを含む層６の平面内で、輸送バンドの限定と組み合わせて使用できる。
【００６５】
転位および／または欠陥アレイは図４Ａに示すように正方形状であっても、あるいは図４Ｂに示すように六角形状であってもよい。この形状は単なる例に過ぎず、欠陥および／または転位は、その他の幾何学的形状に、特に長方形状に配置できる。
【００６６】
図４Ａおよび図４Ｂはまた、電荷および／または化学種１２,１４,１６,１８によって得られた転位ラインのデコレーションを示す。
【００６７】
図４Ａに示すように、二つの異なる方向Ｄ１およびＤ２の単一のアレイのステップまたは周期は同じではない。
【００６８】
それゆえ、電荷が本質的に方向Ｄ１に動く場合、それは、方向Ｄ２に動くかのように、同じステップまたは同じ周期を持たないことになる。輸送の方向に基づくパターンのステップの変形例はまた、他のタイプのアレイに、たとえば図４Ｂの構造の場合に見出すことができる。
【００６９】
図５Ａないし図５Ｃには、照射および／または注入によって得られた欠陥アレイを示すが、これはパッドの形態(図５Ａ)または互いに平行なバンドの形態(図５Ｂ)または交差する形態(図５Ｃ)を有する。最後の例では、図示するバンドは直交しているが、それ以外の形態であってもよい。やはり、電子のステップ、したがって欠陥の周期的特徴による共振の特性は、電子の輸送方向に依存する。
【００７０】
予見される実施形態に関わらず、層６は電界を加えるためのゲート２０,２２と組み合わせて使用できるが(図６)、電界は、層６中を移動する電荷の輸送特性の調整を可能にする。これらのゲートは好ましくは可能な限りバンドに近接している。
【００７１】
図７Ａおよび図７Ｂには、先に説明したように欠陥および／または転位アレイが形成された層６の例を示す。
【００７２】
加えて、三つのバンド６０,６２,６４は層６内でエッチングされている。
【００７３】
これらバンドのそれぞれは、パッド８０と、三つのパッド８２,８４,８６の一つとの間に、電荷の輸送に係る主方向を画定する。
【００７４】
図７Ａは、たとえば、異なるタイプの二つの結晶半導体材料の分子結合によって形成された転位アレイの例を示すものでもある。
【００７５】
図７Ｂは、たとえば二つの同じ結晶半導体材料の分子結合(たとえばＳｉ(００１)／Ｓｉ(００１)結合)によって形成された転位アレイの他の例を示すものでもある。
【００７６】
これらのバンドが異なる方向であることに起因して、特有のステップすなわち周期が各方向と、したがって図４Ａに関連して先に説明したように各バンド６０,６２,６４と関連付けられる。したがって、バンド６０のステップあるいは周期はバンド６２に見られるステップまたは周期とは異なっており、これはバンド６４に見られるステップまたは周期とは異なる。
【００７７】
最後のものは、バンド６０のステップと等しくてもよい。
【００７８】
さらに一般化して言うと、異なる方向を有する少なくとも二つのバンドを具備してなる構造体を形成することができる(バンドの二つは二つの同一のステップを有する)。
【００７９】
異なる方向を有するがステップが等しい二つのバンドに関して、場が存在しない場合には電荷の輸送は同じようにしてなされる。それに対して、磁界および／または電界が存在する場合、輸送はもはや二つのバンドに関して同じようにはなされない。たとえば二つのブランチの電流間の単純な差異によって、場の存在を検出することが可能となる。
【００８０】
図７Ａおよび図７Ｂの例に関しては、それゆえ、三つの電流または電圧測定が、バンドのそれぞれの電荷キャリアのステップあるいは周期の差異に起因する互いに異なる共振によって実施できる(一つの測定が三つのバンドのそれぞれに対応する)。
【００８１】
三つのバンドを例として挙げたが、バンドの数ｎはいかなるものであってもよい(２または４またはｎ＞４)。
【００８２】
デバイスが、測定される(たとえば外部の)電界または磁界にさらされたとき、三つの、あるいはｎ個のバンドにおける電流の変調は、この場の方向および強度に関する情報をもたらす。場はバンドの面(この例では図の表面)に関して、いかなる方向であってもよい。
【００８３】
だが、バンドは、その上に張り出した場の成分に対してのみアクセスをもたらす。これに対して、場がバンドの面内にある場合、二つのバンドはそれを完全に明確にするのに十分なものである。
【００８４】
有利なことを言えば、外部の場(ベクトルＢ)が測定される場合、輸送バンド内に形成された場(ベクトルＥ)を測定するための(上記ゲート２０,２２と類似の)ゲートを提供できる。場(ベクトルＢ)は、実際、このバンド内の電荷の分布を変更する。
【００８５】
さらに一般化して言うと、本発明によれば、所望の用途に応じて複数の共振を実現するために、アレイに対してエッチングされたパターンの方向の変化を利用できる。
【００８６】
たとえば、図８Ａおよび図９Ａの構造体に関して、図８Ａおよび図８Ｂにそれぞれ示す形態の電圧‐電流曲線を得る。
【００８７】
図８Ａの場合、アレイの周期および電荷(電子)のガイドは、電流(Ｉ)‐電圧(Ｖ)曲線のピークを伴う共振の出現に帰する。電流および電圧はパッド８,１０間で測定される。
【００８８】
図９Ａの場合、電子は二つの異なる連続した方向に伝わり、したがって先に説明したように、異なるアレイ周期を連続的に持つことになる。この結果、二つの共振ピークが曲線Ｉ‐Ｖに出現する(図９Ｂ)。やはり電流および電圧はパッド８,１０間で測定される。
【００８９】
複数のピークは、輸送経路の可変方向あるいは可変方向を持つ連続した輸送セグメントの可変方向を調整することによって、同一の転位アレイからの曲線Ｉ／Ｖに重畳させることができる。照射を受ける領域に配置するマスクを用いて、照射によって、アレイのステップ変化を実現することもできる。
【００９０】
形成されたアレイの周期的欠陥の拡散および／または回折はまた、負差抵抗を備えたダイオード型構造体を得るために利用できる。本発明のデバイスの曲線Ｉ(Ｖ)を、ダイオードのそれとすることが可能である。それゆえ、ダイオードを構成するのは当該デバイス自体である。そうしたダイオードの特徴的Ｉ／Ｖのピークピーク(peak-to-valley)比は、その場合、電子の欠陥の周期およびその数によって調整できる。
【００９１】
やはり、この用途では、複数のピークをまた、輸送経路の方向を設定することによって、あるいは照射技術を用いてマスクのステップを変更することによって、同じ転位アレイからの曲線Ｉ／Ｖに重畳させることができる。
【００９２】
本発明の実施形態に関わらず、磁界または電界の印加(マイクロあるいはナノ構造体の近傍において局所的にあるいは構造体全体に関して)は、これら材料の電気的輸送状況を変更できる。場の方向は先に説明したように、いかなるものであってもよい。それは、たとえば端子８,１０に印加された電圧によって意図的に調整されてもよく、あるいは外部環境から生じるものであってもよい(これは、たとえば、センサーを用いた印加に関する例である)。
【００９３】
この場合、アレイの規則正しさおよび転位を含む領域における案内が都合よく利用される。キャリアはそれゆえ方向により異なる移動度を有する。なぜなら、アレイに出会うその確率は方向によって異なるからである。
【００９４】
この依存性は、場の方向に敏感な磁界センサーを製造するのに使用できる。実際、アレイの面内での、あるいは案内バンド内での、電流あるいは電圧の変化は、印加された場Ｅおよび／またはＨの方向および強さに関係する。
【００９５】
電界および／または磁界を印加した際の、上記層内をあるいは一つ以上の案内バンド内を流れる基準電流の変化を測定するための手段を設けることができる。これに代えて、上記層に生じる電圧を測定するための手段を設けることができる。
【００９６】
本発明は容易に実施できる。なぜなら、それはわずかな技術ステップ(すなわち分子結合あるいは照射および／またはマスクを経たイオン注入に係る技術の利用)しか必要としないからである。それは、複雑な堆積技術(トレンチ充填、複雑なパターンなど)を使用しない。
【００９７】
最後に、本発明を利用することで、大きな表面を容易に形成することができる(ＶＬＳＩ対象)。
【００９８】
実施形態の一例は、分子結合によって得られた薄い層６の転位アレイによる電子の拡散または回折を使用するデバイスを含むが、層６は、酸化物層４(ＳｉＯ２)によってサポート２から分離させられている。
【００９９】
接合層は、国際公開第02/054466号パンフレットに記載された技術に基づいてＳＯＩ基板(００１)から製造される。
【０１００】
規則正しくかつ互いに密着する正方形転位アレイは、大きな距離にわたって(たとえば２２ｎｍのステップ)形成される。同一の転位のアレイは調整されたステップを有する(概ね数ｎｍないし数ミクロン)。接合層６は、たとえば１０ｎｍまで薄くすることが可能である。
【０１０１】
その場合、転位ラインによって形成された正方形の辺の一つと平行に、バンドのリソグラフィーが実施される。
【０１０２】
リソグラフィーによって形成されたラインの幅は正方形のある辺に対応する(それは、たとえば５０ｎｍであり、これは約２周期に対応する)。一方、長さはより大きなものとなる(たとえば１μｍ、すなわち５０周期)。
【０１０３】
転位アレイに対するリソグラフィーによって形成されたパターンの多様な方向は、見込まれる共振効果を調整するのに利用できる。
【０１０４】
明確に定義された方向の磁界および電界の印加はまた、電子輸送特性の調整を可能にするであろう。
【０１０５】
この例の代替案によれば、欠陥領域は、ＳＯＩ構造体における、局所的電子照射(＜５０ｋｅＶ)あるいは局所的イオン注入(＜２ＭｅＶ)に帰する。照射あるいは注入の局所限定はマスクを用いて行える。
【０１０６】
パターンのサイズおよび間隔は、マスク製造(たとえば約２２ｎｍの辺を持つ正方形パターンのマスク)の技術的制約を仮定すると、より大きなものとなる。各マスクパターンは、照射あるいは注入欠陥の領域を画定するが、各領域の欠陥の密度は、照射による注入の条件(線量、エネルギー、選択元素など)によって調整される。
【０１０７】
こうした技術によって得た構造体を図５Ａないし図５Ｃに示す。
【０１０８】
本発明によれば、二つ以上の重畳層を形成することもまた可能であり、その各層のアレイに関して、転位および／または欠陥はオフセットしていてもあるいはオフセットしていなくてもよく、かつアレイの形状は同一であってもあるいは異なっていてもよい。そうしたスタックによって、電子と欠陥との間の相互作用の有効領域を拡大することが可能となる。そうしたスタックの製造は連続的な接合工程によって実施できる。あるいは、第１のアレイは接合によって得られ、そして第２のアレイは照射によって得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１Ａ】本発明によるデバイスのある態様を示す図である。
【図１Ｂ】本発明によるデバイスのある態様を示す図である。
【図２】本発明によるデバイスのある態様を示す図である。
【図３】本発明によるデバイスのある態様を示す図である。
【図４Ａ】転位アレイを示す図である。
【図４Ｂ】転位アレイを示す図である。
【図５Ａ】照射欠陥アレイを示す図である。
【図５Ｂ】照射欠陥アレイを示す図である。
【図５Ｃ】照射欠陥アレイを示す図である。
【図６】本発明によるデバイスの応用例を示す図である。
【図７Ａ】本発明によるデバイスのその他の応用例を示す図である。
【図７Ｂ】本発明によるデバイスのその他の応用例を示す図である。
【図８Ａ】本発明によるデバイスのその他の応用例を示す図である。
【図８Ｂ】本発明によるデバイスのその他の応用例を示す図である。
【図９Ａ】本発明によるデバイスのその他の応用例を示す図である。
【図９Ｂ】本発明によるデバイスのその他の応用例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１０】
２  基体
４  バリア層
６  第１の層
８,１０  接触子(パッド)
２０,２２  ゲート
６０,６２,６４  バンド
８０,８２,８４,８６  パッド
【図１Ａ】
2008516460.tif 000003
【図１Ｂ】
2008516460.tif 000004
【図２】
2008516460.tif 000005
【図３】
2008516460.tif 000006
【図４Ａ】
2008516460.tif 000007
【図４Ｂ】
2008516460.tif 000008
【図５Ａ】
2008516460.tif 000009
【図５Ｂ】
2008516460.tif 000010
【図５Ｃ】
2008516460.tif 000011
【図６】
2008516460.tif 000012
【図７Ａ】
2008516460.tif 000013
【図７Ｂ】
2008516460.tif 000014
【図８Ａ】
2008516460.tif 000015
【図８Ｂ】
2008516460.tif 000016
【図９Ａ】
2008516460.tif 000017
【図９Ｂ】
2008516460.tif 000018
【国際調査報告】
2008516460.tif 000019
2008516460.tif 000020
2008516460.tif 000021
2008516460.tif 000022
2008516460.tif 000023
2008516460.tif 000024