"50nm以下の公称最大粒径を有する個々の結晶粒を形成する主要成分と、前記個々の結晶粒間に境界を形成する副成分と、を含むことを特徴とする三次元多結晶半導体物質。前記副成分は前記主要成分の結晶粒を包囲することを特徴とする請求項1に記載の物質。前記多結晶物質内の量子サイズ効果が、量子井戸の自由電子ガス特性を誘導することを特徴とする請求項1に記載の物質。前記多結晶物質が三次元量子井戸構造を形成することを特徴とする請求項3に記載の物質。前記副成分のモル濃度が、前記多結晶物質の0.0001molから0.75molの間であることを特徴とする請求項1に記載の物質。前記結晶粒を含む主要成分は、シリコン、ゲルマニウム、スズ又はそれらの混合であることを特徴とする請求項1に記載の物質。前記粒界を形成する副成分は、金属ハロゲン化物からなる絶縁、半絶縁又は半導体物質であり、前記金属ハロゲン化物は、周期表の第1I族からのアルカリ元素若しくは第2II族のアルカリ土類元素、又は、アルカリ若しくはアルカリ土類金属と同様の化学特性を有する遷移金属、及び、周期表の第7VII族から選択されたハロゲン元素を含むことを特徴とする請求項6に記載の物質。前記絶縁又は半絶縁物質は、前記多結晶粒を含む半導体物質のバンドギャップよりも大きいエネルギーバンドギャップを有することを特徴とする請求項7に記載の物質。前記結晶粒を備える主要成分は、III-V化合物半導体物質であり、且つ、前記境界を形成する副成分は、金属ハロゲン化物からなる絶縁、半絶縁又は半導体物質であり、前記金属ハロゲン化物は、第1I族からのアルカリ元素、又は、アルカリ金属と同様の化学特性を有する遷移金属、及び、周期表の第7VII族から選択されたハロゲン元素を含むことを特徴とする請求項1に記載の物質。前記結晶粒の主要成分は、II-VI化合物半導体であり、且つ、前記境界を形成する副成分は、シリコン、炭化ケイ素、ゲルマニウム、スズ又はそれらの混合であることを特徴とする請求項1に記載の物質。前記多結晶物質は、全ての方向において50nmよりも大きい三次元サイズを有することを特徴とする請求項1に記載の物質。前記多結晶物質は、能動装置にモノリシックに集積されていることを特徴とすることを特徴とする請求項1に記載の物質。前記能動装置は、電界効果トランジスタ、光電装置又は光子装置であることを特徴とする請求項12に記載の物質。半導体キャリアであって、当該半導体キャリアにモノリシックに集積されると共に、2nmから10nm厚である粒界物質によって包囲される20nmから50nmの範囲の最大物理寸法を有する半導体結晶粒を含むナノスケールの多結晶アセンブリから構成された半導体層を含む能動装置を備えており、前記多結晶粒内の量子サイズ効果が、量子井戸の自由電子ガス特性を誘導することを特徴とする半導体キャリア。前記能動装置は、電界効果トランジスタ、光電装置又は光子装置であることを特徴とする請求項14に記載の半導体キャリア。前記能動装置は、その表面にモノリシックに集積された出力管理モジュールを備えることを特徴とする請求項14に記載の半導体キャリア。前記能動装置は半導体ダイを備えることを特徴とする請求項14に記載の半導体キャリア。当該半導体キャリアは、前記キャリア基板内に組み込まれた能動回路を有することを特徴とする請求項14に記載の半導体キャリア。2nmから10nm厚である粒界物質によって包囲される20nmから50nmの範囲の最大物理寸法を有する半導体結晶粒を含むナノスケールの多結晶アセンブリから構成された半導体層を製造する方法であって、前記多結晶粒内の量子サイズ効果が、量子井戸の自由電子ガス特性を誘導し、当該製造方法は、元素半導体又は所望の化合物半導体化学量論からなる主要相の多結晶粒を形成するために適切な化学量論比を有する低揮発性液体有機金属前駆体の溶液を形成するステップと、前記主要相の多結晶粒の粒界に、絶縁、半絶縁又は半導体第2層物質を形成するために適切な化学量論比を有する、0.0001molから0.5molの範囲の濃度で前記溶液にドーパントを加えるステップと、前記多結晶粒内に必要な濃度の前記主要相の多結晶粒への前記ドーパントのために前記溶液の前駆体を加えるステップと、前記半導体層が形成される基板を250°Cから500°Cの範囲の温度に加熱するステップと、原子スケールで化学的に均一である化学量論的精度を有するアモルファス堆積物を形成するように、不活性又は還元ガス雰囲気中で前記基板上で不揮発性有機金属前駆体を同時に分解するステップと、前記堆積物から有機残渣物を除去するように前記アモルファス堆積物をベークするステップと、最小で5秒間、イオン化アルゴンプラズマ内で、40°Cと400°Cの間の基板温度、且つ、1500mTorrから5000mTorrの範囲の圧力で、50Wから300Wの適用電力を使用して前記ベークした堆積物をアニーリングするステップと、前記イオン化アルゴンプラズマに窒素、及び/又は、二酸化炭素及び一酸化炭素の還元分圧比を選択的に加えるステップと、を含むことを特徴とする製造方法。前記結晶粒を含む半導体物質は、シリコン、ゲルマニウム、スズ又はこれらの任意の混合であることを特徴とする請求項19に記載の製造方法。本出願は、2011年6月24日に出願されたdeRochemontの縦型FET電力モジュールを有する半導体キャリアと題する米国特許出願第13/168,922号deRochemont‘922号、および2011年6月17日に出願されたdeRochemontの周波数選択性ダイポールアンテナと題する米国特許出願第13/163,654号deRochemont‘654号との同時係属出願であり、これらは参照により本明細書に含まれる。本出願は、半導体キャリア上に一体化された能動コンポーネント内にバルク半導体層を挿し込むための手段を教示し、バルク半導体層は、50nmよりも大きい厚みを有し、電子ガスの一般的な誘電特性を表す。一つの対応出願deRochemont‘922号は、高電流レベルを変調モジュレート、調節、修正するために、蛇行巻線により有効化される共振三次元ゲート構造体を用いて高効率の電力管理システムを半導体キャリア上にモノリシック構造体として完全集積するための手段を教示している。もう一つの対応出願deRochemont‘654号は、導電素子を、容量または誘導負荷の局所化領域を引き起こすように折り畳み、折り畳まれた導体の長さに沿った局所化リアクティブ負荷の組み合わせが分散ネットワークフィルタを形成するようにすることで、導電素子を蛇行巻線として形成するための方法を教示している。前記出願は次いで、こうして形成される2つの鏡像蛇行素子が選択周波数に渡って共振性であるダイポールアンテナとしてどのように機能するかを示している。また、対応出願であるdeRochemont‘654号は、局所化リアクティブ負荷の結合強度を高める、またはより精確に調整するために、局所化リアクティブ負荷領域内に厳密公差のエレクトロセラミック材料を挿入することも教示している。現行出願は、2011年8月23日に出願されたdeRochemontの共振トランジスタゲートを有するパワーFETと題する米国出願第13/216,692号deRochemont‘692号と共に出願され、前記出願は参照により本明細書に含まれる。同時継続出願のdeRochemont‘692号は、所定の周波数において低電流密度で大電流を変調する電力管理モジュール及び半導体キャリア上に電力管理モジュールを形成する方法を教示する。現行出願は、参照により、2006年6月30日に出願されたdeRochemontの電気素子および製造方法と題する米国特許出願第11/479,159号明細書‘159号出願、2007年1月6日に出願されたdeRochemontの電力管理モジュールと題する米国特許出願第11/620,042号明細書‘042号出願、2010年7月26日に出願されたdeRochemontおよびKovacsの液体化学堆積プロセス装置および実施形態と題する米国特許出願第12/843,112号明細書‘112号出願、2011年6月2日に出願されたdeRochemontの表面FETを有するモノリシックDC/DC電力管理モジュールと題する米国特許出願第13/152,222号明細書‘222号出願、及び、2011年7月13日に出願されたdeRochemontの切断ツール及び製造方法と題する米国特許出願第13/182,405号明細書‘405号出願に含まれる全ての内容を組み入れるものである。‘159号出願は、LCD法が、厳密公差の受動ネットワークを備えるモノリシック集積回路をどのように製造するかを開示している。‘042号出願は、液体化学堆積LCD法が、調整可能なインダクタコイルを備えるモノリシック集積電力管理モジュールをどのように製造するかを開示している。‘112号出願は、LCD法の適用において使用される好適な装置を開示している。‘222号出願は、表面FETを含む低損失電力管理回路のモノリシックな集積化を教示している。‘405号出願は、ケイ素及び炭素元素を組み込む炭化ケイ素又は複雑な化合物のような、炭化物、窒化物及び最大相MAX-phase物質を製造するLCD法を開示する。図3~10を参照して、本発明の特徴を説明する。図3は、半導体チップキャリア100を図示する。本発明は、高速コンピューティングモジュール、RF無線モジュール、完全集積型レーダーモジュール、フォトニックモジュール及び光電子モジュールに適用可能である。また、それは、このようなモジュール、又は、高出力密度及び高スイッチング速度回路を要求する上述のモジュールの組み合わせを含む任意の回路にも適用可能である。ここに説明するとおり、半導体チップキャリア100は、キャリア基板103上のディスクリート独立又は積層構造のいずれかに搭載された複数の集積回路半導体チップ102A、102B、102C、102Dを含む。キャリア基板103は、大きい半導体チップであり、該半導体チップは、搭載された又はそこに集積された様々なコンポーネント素子を相互接続することに使用されるその表面上に導電トレースを有する。追加の低レベル能動回路明確に示さずは、キャリア基板103内に組み込み可能である。このような低レベル能動回路は、限定されないが、ラッチング、センシング、スイッチング及びバス管理システムに有用な信号ドリフト回路を含んでもよい。LCDプロセスは、キャリア基板103の表面に追加の回路を集積することに使用可能であり、それは、限定されないが、回路クロック速度を安定化又は能動的に調整する厳密公差LC回路を形成することに使用される臨界公差インダクタコイル104A、104B、及び/又は、キャリア基板103の表面上にモノリシックに形成される能動ネットワーク106を含んでもよい。集積回路半導体ダイ102は、半導体製造公差が22nmラインのフィーチャーノードfeaturenodeを超えるときに、750Wインチ2を超える電力需要を必要とする。ここに参照により組み込んだ‘042、‘122、‘159、‘222、‘654、‘692、‘922号出願に詳述された方法及び実施形態を使用して、高効率、高速完全集積型電力管理モジュール108がチップキャリア100上にモノリシックに形成される。これら方法及び実施形態は、メモリ装置、及び、プロセッサダイ又は半導体キャリア100上の同一場所に配置された他の半導体ダイの間のデータ転送を最適化することに使用してもよい。図4~8A、8B、8C、8Dを参照して、半導体層内に三次元3D電子ガスを生成するために必要なナノスケールマイクロ構造に付与される、20~50nmよりも大きい厚みを有する半導体相を集積することに、LCD製造方法のユニークな特性がどのように適用されるかを説明する。上述の参照した出願に開示されているとおり、LCD製造方法は、原子スケールの化学均一性及び化学量論の精度で異種の不整合mismatched物質を、堆積物質の引張強度よりも強い表面付着で、半導体基板表面上の選択された領域に集積することを可能とする。従来の物質堆積技術と異なり、LCDは、高い組成精度で堆積物質内に組み込み可能である元素化学コンポーネントの数に制限を課さない。これは、高い化学的複雑性を有する物質をモノリシック構造に集積することを可能とする。LCDで使用される低いプロセス温度≦400°Cは、半導体基板内に埋め込まれた能動コンポーネントのドーパントプロファイル形態を変化させない。これら低い堆積温度は、LCD堆積物が均一な固溶体を初期形成することを可能とする。すなわち、これは、続く高速熱アニーリングプロセスの適用によってナノスケール寸法に制限されるLCD堆積物にマイクロ構造を形成する手段を提供する。均一な化学分布及びナノスケールのマイクロ構造結晶粒サイズが、変化する温度で安定したままの機能特性を有する電磁受動コンポーネントを集積するために必要な条件であり、これは、経済的に実行可能なシステムインパッケージSiP又はシステムオンチップSoC内の受動回路のモノリシックな集積を形成するのに必要とされる臨界性能公差を満足する。また、これらユニークな特性は、3D電子量子ガスを形成するために必要な粒状の量子井戸の均一なアセンブリを含む多結晶半導体物質のナノスケールの修飾をも可能とする。図4は、本発明で使用可能な様々な半導体の電荷キャリア電子-正孔モビリティのリストを示す。より高いスイッチング速度が、より高い電荷キャリアモビリティを有する半導体システムにおいて可能となる。先行技術図1及び2に教示するとおり、超高速電界効果トランジスタFETは、高い電荷キャリアモビリティ半導体物質を使用して構築される。これら半導体物質は、典型的に、低い有効電子質量、大きい弾道ballistic平均自由行程、及び高い飽和速度を有する。アンチモン化インジウムInSbのような好ましい高キャリアモビリティ半導体物質は、典型的には、低いバンドギャップエネルギーを有し、これは、衝突イオン化によって発生したアバランシェ降伏にそれらを導く。衝突イオン化閾値が本質的に物質バンドギャップに対応するので、比較的低いソース-ドレイン電圧VDSから生成された電界が、線形応答及び熱暴走の虞があるアバランシェ降伏及び逃走電流を引き起こす。アバランシェ降伏は、高速FETがモジュレータ、増幅器又はFETベース論理装置のような比較的高い動作電圧を要求する用途で使用されることを阻み、高い周波数ゲイン値をも制限する。これら制限が、高速コンピューティング又はモバイル通信プラットフォームのような高出力周波数信号増幅又は管理が必要であるシステムにおける応用を阻害する。量子井戸内に形成された電子ガスは、有効電子質量をさらに削減し、且つ、低バンドギャップ半導体におけるアバランシェ降伏を最小化することができる。図1及び2の先行技術は、広いバンドギャップ半導体物質の層5、7層5、7は、さらに広いバンドギャップ半導体の層3、4によって挟み込まれる間の超薄層620-50nmのように、高キャリアモビリティ/低バンドギャップエネルギー半導体を挟み込むことで平面量子井戸28を形成することにより、逃走電流を低バンドギャップ半導体内に抑制可能であることを教示する。超薄層6の薄い厚みは、エネルギーバンド26、27によって閉じ込められる量子井戸28内の量子化効果を引き起こす。これら量子化効果は、量子井戸28で定められる第1伝導チャネル内の高電子モビリティを有する2D電子ガスを生成する。より広いバンドギャップ半導体を備えるこれら隣接層5、7は、第1伝導チャネル6内に含まれる半導体物質の衝突イオン化閾値に近い伝導バンド21、22を有するように選択される。これは第2チャネルを可能とする。第2伝導チャネル2の幅が、量子化効果を引き起こすために必要な寸法よりも大きいので、2D電子ガスが、第1伝導チャネルの量子井戸28内に形成されるだけである。これは、スイッチング速度を低下させるトレードオフにつながるが、第1伝導チャネル6内の衝突イオン化閾値に到達するべきキャリアのいくつかを、より高いイオン化閾値を有する第2チャネル2にそらすことを可能にすることにより、なだれ電流を軽減する。先行技術は、キャリアモビリティ、速度及び平均自由行程を最大化する結晶半導体を作製するためにエピタキシャル法を使用して形成された超高速FET内の第1及び第2伝導チャネルにおいて使用された半導体物質を教示する。先行技術が、超高速FETの超薄平面内に2D電子ガスを引き起こす多層構造の使用を教示するが、第1伝導チャネルを20~50nmの厚みに規制する限界が、高電子モビリティ層を通して導かれ得る全体電流を限定する。超薄層は、低い電力レベルであっても衝突イオン化及びなだれ電流の確率を迅速に増加させる高い電流密度を引き起こす。したがって、高速層における電力密度を減少させるように20~50nmよりも大きい厚みを有する半導体物質内に、高い電子モビリティを引き起こす方法及び実施形態を開発することが望まれている。第1及び第2伝導チャネルを備える複数の多層構造を形成することによって、より高い電流は先行技術の下で達成可能である。すなわち、複数の多層構造を使用するアプローチは、20~50nmよりも厚い単半導体層内に電子ガス特性を可能とする同様の装置と比較したときに実質的にコストが高く、且つ、経済的価値が限定されるので、大幅に大きい厚みを有する量子化伝導チャネルを作製することが望まれている。また、良好に衝突イオン化閾値を管理するように、より広いバンドギャップの半導体物質において電子ガスを可能とする方法及び実施形態を開発することも望ましい。図5A、5B、6A、6Bを参照して、どのように、LCD製造方法によって可能となったナノスケールのマイクロ構造制御が、三次元3D電子ガスを有する半導体層を形成するように使用されるかを説明する。図5A、5Bは、径において50nmよりも小さい最大物理寸法123好ましくは、最大物理寸法が20~50nmの範囲を有する半導体粒122のマトリックスからなる多結晶半導体物質120の三次元微細体積の断面を示す。多結晶物質は、シリコン又はゲルマニウム、周期表のIV族の複数の元素を含むIV-IV半導体のような元素半導体を含んでもよく、あるいは、III-V半導体化合物、より好ましくは、組成的に複雑なIII-V半導体化合物からなる。装置の用途に応じて、本発明の特定の実施例は、II-VI又はIV-VI化合物半導体、好ましくは組成的に複雑なII-VI又はIV-VI化合物半導体の使用を好む。通常、電荷キャリアが粒界を誘導しようとするときに衝突される格子転位によって引き起こされる平均自由行程の減少によって、多結晶半導体は、大幅に減少した電荷キャリアモビリティを有する。しかしながら、化学的に異なる物質が粒界124、126で粒122を包囲するとき、多結晶半導体物質120の各粒122がバルク物質内で量子ドットになって、量子化効果を励起する量子井戸を形成することに、範囲20~50nmの最大物理寸法123は十分に小さい。これにより、量子ドットは各粒122内で三次元3D電子ガスを形成する。量子トンネル機構は、フェムト秒1000兆分の1秒で起こる、エネルギーバリアに亘る最速電荷移動機構を表しており、本発明のさらなる好適な実施例は、選択的に、金属粒界物質124図5Aの薄層2~10nm厚、好ましくは2~5nm厚で半導体粒122を包囲することによって、又は、粒界物質126図5Bを絶縁することによって、エネルギーバリアを強化する。粒界内に拡散した相分離物質で励起された量子効果が図6A、6Bに示されている。図6Aは、A-A’、B-B’、C-C’図5Aの断面のいずれかに沿って観察される3D電子ガスのエネルギーバンドダイアグラム130を示している。これは、1nmから10nmの範囲、好ましくは2~4nmの範囲の厚みを有する金属粒界物質124によって20~50nmの多結晶半導体粒122が包囲されるときに、形成された接合ジャンクションによって構成される。金属半導体界面131A、131B、131C、131Dは、金属粒界134A、134B及び半導体粒135A、135B、135C内のフェルミ準位133の平衡を通して接合バリア132A、132B、132C、132Dを形成する。平衡プロセスは、金属粒界内の電子及び半導体粒内の正孔を界面に収集させる。半導体領域内の強力な空乏場が、伝導バンド136A、136B、136Cを屈曲させて、これにより、3D電子ガスを形成するように、伝導バンド内の電子エネルギー準位138を量子化するエネルギー井戸137A、137B、137Cを形成する。金属半導体接合における量子エネルギー井戸137A、137B、137C間の接合バリアφB132A、132B、132C、132Dの高さ139は一般的に以下の式で与えられる。qφB=qφm-χ式1qは電子電荷であり、φmは金属仕事関数であり、且つ、χは半導体電子親和力である。量子化エネルギー準位138内に注入され、且つ含有された伝導電子は、フェムト秒の通過速度で接合バリアφBをトンネルtunnelする。これにより、これら物質が電界効果トランジスタ構造内に構成されたとき、非常に速い半導体スイッチング速度を可能とする。薄型金属粒界物質124は、ほとんどの応用で望ましくない漏れ電流を引き起こすので、FETスイッチ装置には制限的である。したがって、図5Bに示すとおり、半導体粒122を包囲する電気的に絶縁又は半絶縁/半導体粒界物質126を有する多結晶半導体121を形成することが好ましい。絶縁粒界物質126及び半導体粒122の間の階段接合abruptjunctionは、特徴的に異なる量子井戸構造を形成する。図6Bは、D-D’、E-E’、F-F’図5Bの断面のいずれかに沿って観察される3D電子ガスのエネルギーバンドダイアグラム140を示している。これは、1nmから10nmの範囲、好ましくは2~5nmの範囲の厚みを有する絶縁粒界物質126によって20~50nmの多結晶半導体粒122が包囲されるときに、形成された接合によって構成される。あるいは、代替的に、粒122及び粒界物質126間のヘテロ接合を形成するように、絶縁体はより広いバンドギャップの半導体であってもよい。絶縁体-半導体界面141A、141B、141C、141Dは、絶縁粒界144A、144B及び半導体粒145A、145B、145C内のフェルミ準位143の平衡を通して接合バリア142A、142Bを形成する。半導体及び絶縁体領域の間の伝導バンド端146A及び価電子バンド価電子帯端146Bのオフセットが、3D電子ガスを形成するように、伝導バンド149内の電子エネルギー準位148を量子化する半導体粒145A、145B、145C内にエネルギー井戸147A、147B、147Cを形成する。同様の量子化が、半導体粒147A、147B、147Cの価電子バンド151内の正孔エネルギー準位において起こる。半導体物質が多結晶であるので、電荷キャリアは、非常に短い平均自由行程20~50nmを有し、且つ、弾道導電電流が衝突イオン化を発生させるのに必要な高速度に達しない。さらに、フェムト秒の通過transit時間を有するトンネル電流が、多結晶半導体物質内の量子井戸間の導電メカニズムを支配する。これら運搬工程は、速いスイッチング速度を可能にすると共にアバランシェ降伏のリスクを軽減して、弾道電子が生じることなく、且つ、固定全体に分配された量子エネルギー井戸が結晶格子内の原子を伝導電子から有効に遮断する。粒がほぼ球状であると共に、電子が全方位にトンネル可能な三次元量子エネルギー井戸内に電子をトラップ捕捉することにより、3D電子正孔ガスが形成される。より詳細に説明するとおり、熱力学及び/又は化学的不適合chemicalincompatibilityが、結晶粒を処理する間、粒界物質から粒物質を相分離することに必要である。表I及びII図11及び図12に示すとおり、絶縁、半絶縁又は半導体粒界物質126は、ナノスケール多結晶粒を含む元素から少なくとも2又は3列離れた周期表の列内に見出された元素を主成分とし、当該熱力学/化学不適合を達成する。表Iは、IV族及びIII-V族化合物半導体左手側の代表的な組み合わせを表しており、これらは粒界126内に配置された絶縁、半絶縁、又は、広いバンドギャップのII-VI及び/又はI-VII半導体物質によって包囲された粒122に使用可能である。表IIは、低いバンドギャップのII-VI族化合物半導体左手側の代表的な組み合わせを表しており、これらは粒界126内に配置された絶縁、半絶縁、又は、広いバンドギャップのVI族半導体物質によって包囲された粒122に使用可能である。半導体粒122を伝導粒界物質124で包囲するとき、族順位columnrankingに関する同様の関係を適用する。明確に理解されるべきであるが、LCD製造方法が高い化学的複雑性を有する物質の化学的融合を可能とするので、III-V及びII-VI半導体化合物が、二元化合物に制限されることを必要とせず、簡単に3又はそれ以上の元素化合物を含むことができる。これら多結晶半導体によって提供される主な利点は、図1に示すような第1伝導チャネル6が20~50nm層厚に制限される先行技術と対照的に、任意の厚みの伝導チャネルを有する装置を簡単に構築可能であることである。図7は、本発明の重要な実施例を示し、有効電場electricallyactivefield、先行技術よりも実質の電流を運搬可能な電界効果トランジスタFET装置160を構築する手段を提供する。多結晶半導体が、伝導電子の平均自由行程を減少させ、且つ、高い弾道速度で引き起こされるアバランシェ降伏の関連リスクを軽減させるので、そこに形成された3D電子及び正孔ガスが、1又は複数のより広いバンドギャップの半導体層7、8及び3、4によって囲まれた薄い第1伝導チャネル6に限定される必要がない。本発明の下で、第1伝導チャネル161は、20nmから10ミクロンμmの範囲、好ましくは50nmよりも大きく、且つ、最適には1~2μmの多結晶半導体層厚を有してもよい。これにより、より大幅に高い電流が、かなり低い電流密度に変調調節、モジュレートされることを許容する。本発明は、半導体間のエネルギーバリアによって励起される量子サイズ効果よりはむしろ、半導体層自体のナノスケール微細構造によって電子ガスを形成するので、アンチモン化インジウムEgap=0.17eEのような低いバンドギャップの対応物よりもイオン化衝突に影響を受けにくい、シリコンEgap=1.11eV又はガリウムヒ素Egap=1.43eVのような伝導チャネル内の広いバンドギャップ物質の使用を可能とする。50nmよりも厚い伝導チャネル内の低いバンドギャップ物質を挿入することに利点があるような場合、伝導チャネルは、その間に挿入されたより広いバンドギャップ半導体物質を備える追加層162、163、基板164及び/又はゲート電極165を選択的に有する。ゲート電極165に適用された電圧は、ソース167及びドレイン168領域の間の第1伝導チャネル161内の電流フローを調節変調するように、ゲート酸化物166を通して電場を変化させることに使用される。電気コンタクトが、抵抗ソース電極167及びドレイン電極170をそれぞれ使用して、ソース167及びドレイン168領域に形成される。先行技術によって教示された変調調節された電流多層2Dガス構造は、20~50nm厚である第1伝導チャネル6への高速電流輸送を制限し、40から数100のこのような層は、本発明で説明された1つの2ミクロン厚の3D電子ガス第1伝導チャネル161内の等価電流を輸送することに必要である。限定されないが、高速コンピューティングプロセス又は無線用途で使用される電力管理装置又はシリコンキャリアを含むLCD法、装置及びプロセスを使用して、高速量子ドット電界効果トランジスタは任意の回路に集積されてもよい。図8A、8B、8C、8Dを参照して、どのように液相化学堆積Liquidchemicaldeposition,LCD法が使用されて多結晶3D電子ガス半導体層161を形成することに使用されるかを説明する。参照によってここに組み込まれたdeRochemont等の‘112号出願は、基板172上にアモルファス層171を形成するためにLCDプロセスによって使用される装置、プロセスを説明する。基板172は、適切にドープされた半導体ウエハ又は半導体層を含んでもよい。所望の半導体化合物、その電子ドーパント必要であれば、及び、その粒界物質の化学量論的混合物からなる低揮発性液体有機金属前駆体のエアロゾルスプレーを不活性又は還元ガス環境内で分解することによって、アモルファス層171が基板172上に形成される。基板172は、典型的には200°Cから500°C、好ましくは300°Cから400°Cの最高分解温度を有する液体前駆体化合物を熱分解する温度まで加熱される必要がある。基板172図8Aとして機能する適切にドープされた半導体層又はウエハに液体有機金属のエアロゾルスプレーを適用することを用いて不活性又は還元ガス雰囲気は、窒素又は希ガス、水素及び/又は一酸化炭素及び二酸化炭素の還元分圧比を含んでもよい。アモルファス層は、電気的及び他のドーパントを有する元素半導体を含んでもよく、あるいは、電気的及び他のドーパントを有する化合物半導体であってもよい。LCDプロセスは、アモルファス層が、原子スケールで組成的に均一である化学成分の正確な比率を有することを可能とする。スプレー堆積の後にベークアウト焼成ステップが続く。このベークアウトステップは、基板を加熱し、2~20分間、400°C及び600°Cの間の温度に置いて、エアロゾルスプレー堆積ステップの間に熱分解しない全ての残渣有機金属を除去する。堆積物中のいずれかの液体種の存在が、続くアニーリングステップの間に、原子スケールの化学的均一性の低下を加速する。そして、プラズマアニーリングステップが、アモルファス層171を20~50nmの間の範囲の粒サイズ174を有する均一な微細構造を有する多結晶層173に変えることに使用される。アモルファス堆積物を多結晶状態に変えることに他の熱処理方法を使用可能であるが、高速熱アニーリングプロセス及びプラズマアニーリングプロセスが特に好ましい。基板172及び堆積物171は、イオン化プラズマアニーリングプロセスステップの間、40°Cから400°Cの範囲の温度に予熱されてもよい。アルゴンガスは、プラズマアニーリングプロセスステップに使用された主要なバラスト安定化手段であり、20の分圧を超えない窒素及び/又は一酸化炭素及び二酸化炭素からなる追加のガス添加物を含む。5から60秒の50Wから300Wの範囲の出力電力設定で、1500から5000mTorrの範囲の全雰囲気圧が、異なる相粒界物質で包囲されたナノスケールの多結晶半導体粒を発生させることに好ましい。金属粒界を形成するためのアニーリングステップの間、熱力学プロセスによって粒界に向かって駆動移動される金属種を選択することが望ましい。結晶核形成の初期段階では、協働的な力が、大半の化学的濃度で駆動され、不適合incompatibleな元素を粒界に追い出す一方で、化学的に適合可能compatibleな元素を結晶核形成プロセスに引き込む。例えば、シリコンが主要な化学元素であり、99.99molを超えるレベルで堆積物内に存在する場合、核形成プロセスの間に構築される結晶場が、ゲルマニウムのような同じ電荷及び分子軌道配向を有する元素の組み込みを好む。したがって、不適合な電荷及び軌道特性を有する金属元素から表I及びIIで示されるような粒内に形成された半導体化合物まで、粒界物質を選択することが好ましい。半導体元素が選ばれる列から最も遠い周期表の列に位置する元素がこの要求を満たす。したがって、多結晶堆積物173中に金属粒界175を形成することが望ましいとき、0.0001から0.5molの濃度のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の有機金属前駆体が、アモルファス堆積物を形成することに使用される液体前駆体溶液に添加される。アルカリ金属はアルカリ土類金属よりも好ましい。多結晶堆積物173内の表I及びII中に記載されたI-VII粒界物質のいずれかを含む絶縁粒界176を形成することが望ましいとき、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は遷移金属のハロゲン化有機金属前駆体が、液体前駆体溶液に加えられる。前駆体分子177は、金属元素178が最終的に堆積される表面上で分解する有機分子に付着した金属元素178を本質的に運搬carryする。ハロゲン化前駆体は、有機分子中の1又は複数の水素元素178をフッ素、塩素、ヨウ素又は臭素の群からのハロゲン元素180で置換する。ハロゲン化アルカリ又はアルカリ土類金属前駆体によって、1つのアルカリ又はアルカリ土類ハロゲン又は複数のアルカリ又はアルカリ土類ハロゲンを含む絶縁化合物の元素成分が、続くプラズマアニーリングステップにおいて、堆積表面に輸送され、アモルファス堆積物内に一体化され、且つ、粒界領域176に駆動される。’405号出願でより詳細に説明されているとおり、液体有機金属前駆体及び炭化ケイ素又は窒化アルミニウムのナノ粒子のコロイド懸濁液を形成することによって、アモルファス堆積物171に炭化ケイ素又は窒化アルミニウム物質相を導入可能である。プラズマアニーリングの間、これらナノ粒子炭化物及び窒化物相は、その分子濃度が0.0001molから0.75molの間に維持されるときに粒界に移動する。本発明の特定の利点は、特定の層又は複数の層内でキャリアモビリティを増加させるように、ナノスケールの多結晶粒半導体によって生成される3D電子ガスを使用する能力であり、先行技術の下では不可能である。フィリップスの‘292号出願に記載されているとおり、アンチモン化インジウムInSb、Egap=0.17eVのような低いバンドギャップ半導体の層をより高いバンドギャップの半導体のエピタキシャル層の間に挟み込むことによって量子井戸を形成することで、2D電子ガスが生成される図1及び図2参照。InSbのような低いバンドギャップ半導体は、図4に示すとおり、非常に高い電荷キャリアモビリティを有するが、それらが結び付けられる原子の、電子ドリフトによって加速される伝導バンド電子が価電子バンド電子を失わせることを引き起こす衝突イオン化プロセスによる、なだれ電流に影響を受け易い。このプロセスは、性能を落とす逃走スイッチング電流を発生させる超過の伝導バンド電子を生成する。2D量子井戸は、弾道速度で層を通って移動する伝導電子から価電子バンド電子を効果的に遮断する平面低バンドギャップ半導体内に量子化エネルギーバンド構造を形成する。より広いバンドギャップ半導体24、25の追加層3、4は、衝突イオン化プロセスをさらに軽減するように付加可能である。2D量子井戸は、価電子バンド電子を遮断し、且つ、自由電子及び半導体物質を形成する原子に結合される価電子バンド電子の間の電磁的相互作用を最小化する。当該遮断は、伝導電子の有効質量、慣性inertiaを減少させ、それは、適用電場の影響下でドリフト輸送機構に対してより応答し易くする。上述したとおり、トンネルプロセスは、最速電子輸送機構を示す。トンネルプロセスは、井戸の底部を形成する層内のエネルギーバリアが存在しないので、低いバンドギャップ半導体層内でなく、隣接する量子井戸図示せずの間で起こり得る。隣接量子井戸は、図1の垂直方向の複数の多層構造を画像化することにより見ることができる。平面2D電子ガスの主な利点は、低バンドギャップ半導体層の非常に薄い20~50nm層内での、低くなった電子及び正孔有効質量及び軽減した衝突イオン化への感受性である。上述したとおり、本発明の3D量子井戸は、エネルギー粒の境界でエネルギーバリアを差し挟む。したがって、任意の伝導電子の平均自由行程が、ナノスケール寸法の粒20nmから50nmに制限される。そして、ドリフトする電子が、それがトンネルする薄い2nmから10nmエネルギーバリアに衝突する。減少した平均自由行程減少した衝突イオン化及び所定方向のトンネル電流又は主要なドリフト電流の組み合わせによって、20~50nm層に変調電流を限定する規制なしに、全種類の半導体物質が、全方向の速い輸送行程をサポートすることを可能とする。この利点は、パワーFET装置、光電又は光子装置において特に重要であって、層161、162、163、164図7参照のいずれかが任意の厚みの半導体3D電子ガスとして形成され得る。さらに、各個別の層161、162、163、164は、隣接多結晶半導体層内のバンドギャップとは異なるエネルギーバンドギャップを有する半導体粒から構成可能である。本発明の当該実施例は、p-ドーピング層がスイッチング速度を制限する絶縁ゲートバイポーラトランジスタIGBTと同様に、層の電子ドーピングの利点により、バルク半導体層内で、減少したキャリアモビリティによってスイッチング速度が制限される装置構造に特に有益である。図9は、シリコンチップキャリアに集積されたIGBT装置200の断面図であり、これは、グランド及びヒートシンクとして機能する半導体キャリア基板202及び電極204を選択的に含むことができる。LCDは、非常に薄いアモルファス層206の挿入を可能とし、それにより、半導体3D電子ガス層を備える単結晶p-型半導体ドレイン層208をドレイン電極2043D電子ガス層を含んでもよい上に堆積することが可能である。p-n接合210は、3D電子ガス多結晶物質から選択的に構成可能なp-型半導体ドレイン層208及びn--型半導体層212の間で形成される。n--型半導体層は、ソース電極218と電通したp型サブチャネル214A、214B、214C及びn型ドーパントプロファイル216A、216B、216C、216Dで電気的にパターニングされる。絶縁ゲート電極220は、ドレイン208からソース電極218まで電流が流れることを可能とするチャネル222内の反転キャリア集団inversioncarrierpopulationを調節変調する。ゲート電極220は、好ましくはアモルファスシリカ絶縁物質のような低損失高誘電ブレークダウン絶縁物質lowlosshigh-dielectricbreakdowninsulatingmaterial224A、224B内に包囲される。任意の又は全ての半導体層は、3D電子ガスを生成するように変調修正されたナノスケールでエンジニアリングされた多結晶半導体から構成されてもよい。LCD堆積法が三次元モノリシック物質集積をも可能とするので、垂直伝導チャネルは、3D電子ガス半導体領域226A、226B、228A、228Bからなり、装置構造に選択的に付加され得る。3D電子ガス半導体領域226A、226B、228A、228Bの各々がIGBT装置200内の隣接半導体物質のいずれかの中のエネルギーバンドギャップとは異なるエネルギーバンドギャップを有する多結晶粒を含んでもよい。そして、複数のヘテロ構造を三次元的にパターニングされたモノリシック構造内に形成する図10に示された最後の実施形態では、キャリア基板254の表面上にモノリシックに集積された出力管理モジュール252、そこに搭載された1又は複数の半導体ダイ256、及び、内部に組み込まれた3D電子ガス半導体層260を含む光電又は光子装置258からなる半導体キャリア250が図示されている。量子井戸技術及びここに説明した製造方法は、量子井戸装置の任意の他の形態に簡単に適用することができることは容易に理解されよう。それらは、限定されないが、マルチプレクサ、信号エンコーダ及びセンサを含む。さらに、上述した装置は、先行技術に対して新規であり自明でない製造方法及び操作方法を具現化することが容易に理解されよう。以上が、開示した実施形態を参照した本発明の例示的な説明である。開示された実施形態に対しては、当業者により、添付の特許請求の範囲に規定された本発明の範囲を逸脱することなく、様々な修正および変更が行われてもよい。"