ジェームズ・R・ビアード

ジェームズ・R・ビアード
GaAs赤外線LEDの米国発明者
生まれる	ジェームズ・ロバート・ビアード (1931-05-20)1931年5月20日 パリス、テキサス州、米国
死亡	2022年9月23日(2022-09-23)（享年91歳） マッキーニー、テキサス州、米国
母校	テキサス A&M 大学、1954 年 BS、1956 年 MS、1957 年 PhD
知られている	最初の赤外線LEDの発明
科学者としてのキャリア
フィールド	電気工学

ジェームズ・ロバート・ビアード（ James Robert Biard、1931年5月20日 - 2022年9月23日）は、73件の米国特許を保有したアメリカの電気技師、発明家である。彼の重要な特許には、世界初の赤外線発光ダイオード（LED）^{[1] 、[}光アイソレータ] 、^[2]ショットキークランプ論理回路、^[3]シリコン金属酸化物半導体 読み出し専用メモリ（MOS ROM）^[4]、低バルクリーク電流アバランシェ光検出器、光ファイバーデータリンクなどがある。1980年、ビアードはテキサスA&M大学の電気工学非常勤教授に就任。1991年、半導体発光ダイオードとレーザー、ショットキークランプ論理、読み出し専用メモリへの貢献により、 全米技術アカデミーの会員に選出された。

ボブはテキサス州パリスで育ち、そこで学校に通いました。彼の父、ビアーズタウンのジェームズ・クリストファー「ジミー」ビアードは、農家として働き、地元のドクターペッパー会社のドクターペッパーの巡回販売員でした。ボブの母、メアリー・ルース・ビアード（旧姓ビルズ）は、パリスのダウンタウンにあるカレッジショップで小売販売員として働いていました。彼女は結婚式や葬式でカルテットを組んで歌っていました。ボブが子供だった頃、彼の小児科医は消化器系の問題の治療法として、熟しすぎたバナナのピューレ、煮込んだリンゴ、自家製の乾燥カッテージチーズの食事を勧めました。ドクターペッパーのセールスマンだったジミーは、地元の食料品店のオーナー全員と知り合いで、彼らはボブのために熟しすぎたバナナを取っておいてくれました。メアリーは、未殺菌の牛乳をカップタオルに入れて屋外の物干しロープに吊るしてカッテージチーズを作っていました。

ジミーは最終的に地元のセブンアップ社のマネージャーとなり、前オーナーから同社を買い取りました。また、中古車の販売、第二次世界大戦中および戦後はキャンプ・マクシー（パリ北部の陸軍基地）で配管工長として働き、パリ地域の住宅や企業の配管工事も行いました。高校時代、ボブは夏季に父親と非番の消防士（配管工でもある）のもとで配管工の助手として働きました。後年、ジミーはテキサス州ラマー郡の副保安官長になりました。

ビアードは、1944年から1948年までパリ高校に通った。 1951年にパリ短期大学で準学士号を取得した後、テキサス州カレッジステーションのテキサスA&M大学に編入し、電気工学の学士号（1954年6月）、電気工学の修士号（1956年1月）、電気工学の博士号（1957年5月）を取得した。彼が受け取った奨学金の中には、1953年から1954年のダウコーニング賞、大学院在学中ずっと受けたウェスティングハウスおよびテキサス・パワー・アンド・ライトのフェローシップなどがある。彼はまた、IRE、Eta Kappa Nu、Tau Beta Pi、Phi Kappa Phiの会員であり、Sigma Xiの準会員でもあった。1956年から1957年にかけて、彼は学部の電気工学コースの非常勤講師として働いた。彼はまた、テキサス工学実験ステーションの補助研究エンジニアとしてパートタイムで働き、ステーションのアナログ コンピュータ EESEAC の運用と保守を担当しました。大学院在学中は、真空管 DC アンプもいくつか設計しました。彼の博士論文のタイトルは、「対数を使用した電圧の電子乗算のさらなる調査」でした。テキサス A&M 大学の学生時代に、彼は妻のアメリア ルース ク​​ラークと出会いました。2 人は 1952 年 5 月 23 日に結婚し、後にテキサス州リチャードソンに引っ越しました。

1957年6月3日、ビアードはテキサスA&M大学の元教授であるウォルター・T・「ウォルト」・マッツェンとともに、テキサス州ダラスのテキサス・インスツルメンツ社にエンジニアとして採用された。1957年から1959年まで、半導体部品部門の研究開発部門の一員として、ビアードはウォルトとともにトランジスタを使用した初の低ドリフトDC増幅回路の開発と特許取得に取り組んだ。^[6]

1958 年の夏、テキサス インスツルメンツはジャック キルビー(集積回路の発明者)を雇いました。ビアードによると、TI の毎年恒例の 2 週間の夏季休業中、「当時は新人だったので、他の人が休暇を取っている間も仕事をしなければなりませんでした。彼はよく私たちのところに来て話をしてくれました。」キルビーは 60 件を超える米国特許を保有しており、そのうち 2 件はビアードとの共同取得です。ビアードは後に、「彼の 60 件の特許のうち 2 件で共同発明者になれたことを光栄に思います。彼の特許に自分の名前が加わったことは名誉なことでした。」と述べています。

1959年から1960年にかけて、ビアードはテキサス・インスツルメンツの他のエンジニアと協力し、SMART（自動記録およびテストのための連続メカニズム）として知られる最初の完全自動トランジスタテスト設備の設計、構築、特許取得に取り組みました。^{[7]彼はまた、地震アプリケーション用の検出不可能な「フリッカー」ノイズを備えた低周波リアクタンス増幅器[8]}を開発し、後に特許を取得しました。^[9]

1959年、ビアードとゲイリー・ピットマンは、半導体研究開発研究所（SRDL）で、レーダー受信機で使用されるXバンドパラメトリック増幅器用のGaAsバラクタダイオードを作成するプロジェクトに協力するよう任命されました。このプロジェクトは、ロジック回路、発振器、増幅器、メモリユニット、および高電圧振幅と高動作温度を必要とするその他のアプリケーション用に設計されたGaAsトンネルダイオードの開発も促進しました。1960年3月21日、1960 IRE国際大会の開会式で、TIは最初のGaAs拡散接合バラクタダイオードであるXD500 ^[10]と1N650シリーズ^[11] GaAsトンネルダイオードの提供を発表しました。

1961 年 9 月、ビアードとピットマンは、ガリウムヒ素(GaAs) 半絶縁基板上に構築した順方向バイアス トンネル ダイオードから赤外線が放射されることを発見しました。日本から持ち込まれたばかりの赤外線画像変換顕微鏡を使用して、当時製造していたすべての GaAs バラクタ ダイオードとトンネル ダイオードが赤外線を放射することを発見しました。1961 年 10 月までに、彼らは GaAs pn 接合発光体と電気的に分離された半導体光検出器間の効率的な発光と信号結合を実証しました。

1962年8月8日、ビアードとピットマンは、順方向バイアス下で赤外線を効率的に放射できるように、間隔を空けたカソード接点を備えた亜鉛拡散pn接合LEDを説明する特許を申請しました。エンジニアリングノートブックに基づいて彼らの研究の優先順位を確立するのに4年を費やした後、米国特許庁は彼らの研究がGE研究所、RCA研究所、IBM研究所、ベル研究所、およびMITのリンカーン研究所からの提出物より古いものであると判断しました。その結果、2人の発明者は、GaAs赤外線（IR）発光ダイオードに対して米国特許3,293,513 ^[12]を取得しました。当時LEDを求める他の組織的な研究のほとんどは、硫化カドミウム（CdS）やテルル化カドミウム（CdTe）などのII-VI半導体を使用していましたが、ビアードとピットマンの特許はIII/V半導体であるガリウムヒ素（GaAs）を使用していました。特許を申請した後、TIはすぐに赤外線ダイオードの製造プロジェクトを開始しました。

1962年10月26日、TIは最初の商用LED製品であるSNX-100を発表しました。^[13] 1台あたり130ドルで販売されました。SNX-100は純粋なGaAs結晶を使用して900nmの光出力を発しました。P型接点には金亜鉛、N型接点にはスズ合金を使用しました。TIはBiardとPittmanに特許料としてそれぞれ1ドルを支払いました。

1963 年 10 月、TI は最初の商用半球形 LED である SNX-110 を発表しました。

IBMカード検証装置は、赤外線LED を使用した最初の商用デバイスでした。LED は、パンチカード リーダーを制御するタングステン電球に代わるものでした。赤外線は穴を通して送られるか、カードによってブロックされるため、サイズと必要な電力が大幅に削減されただけでなく、信頼性も向上しました。1978 年 11 月、テキサス インスツルメンツの元エンジニアリング マネージャーである Tom M. Hyltin は、「デジタル電子時計」というタイトルの本を出版し、その中で、Biard と Gary Pittman の 1961 年の発見がデジタル腕時計の開発に根本的に重要であったと述べています。

2013年8月、特許について回想しているとき、ビアード氏は次のように述べた。

最初に目にした発光ダイオードは、LED として設計されたものではありませんでした。それらはバラクタ ダイオードとトンネル ダイオードで、N 型表面と P 型表面のすべてがオーミック コンタクトで覆われ、低い直列抵抗を実現していました。当時のバラクタ ダイオードはエッチングされたメサ形状で、IR 光はメサの端の周囲から出ていました。トンネル ダイオードでは、光はチップの端で確認できました。発光量は多くありませんでしたが、IR 画像コンバータ顕微鏡で確認するには十分でした。そこで、チップの N 型表面に間隔をあけたコンタクトを設け、接合部で発せられた光がチップの上面のほとんどから発せられる構造を作りました。ゲイリーは、金属線に錫メッキを施し、線の表面の錫を N 型 GaAs 表面に合金化することで、間隔をあけた N 型オーミック コンタクトを作りました。長方形の GaAs チップでは、接合部で発せられた光のほとんどは出口面で反射されました。 GaAs の屈折率は 3.6 で、空気の屈折率は 1.0 です。つまり、接合部で放射された光の約 97% が出射面で全反射されます。長方形の LED チップから期待できる最高の量子効率は、光出射面に反射防止コーティングを施しても約 2% です。この全反射の問題から、半球形のドーム LED が生まれました。このダイオードでは、N 型 GaAs 基板が半球形に成形され、半球面は前面反射を最小限に抑えるために反射防止コーティング (シリコン窒化物が好ましい) で覆われています。LED PN 接合は、半球の平面の中央にあります。中央の P 型領域は、アノードのオーミック接点で覆われています。カソードのオーミック接点はドーナツ型で、半球の N 型平面の残りのほとんどを覆っています。半球の直径を P 型層の直径の 3.6 倍にすることで、半球の出口面にあるすべての光が全反射の臨界角内に収まりました。これにより、接合部で放出された光の最大 50% が半球の出口面にあるチップから逃げることができ、量子効率が大幅に向上しました。残りの半分の光は P 型オーミック接点に向かい、GaAs で吸収されました。接合部と出口面の間の厚い N 型 GaAs での吸収により、量子効率の向上は期待したほどではありませんでしたが、ドーム LED の効率は大幅に向上しました。

1963 年 11 月 29 日、ビアード、ゲイリー・ピットマン、エドワード・L・ボニン、ジャック・キルビーは、 「発光ダイオードを使用した感光性トランジスタ チョッパー」という特許を出願しました。^[14]この特許では、デュアル エミッタの感光性シリコン トランジスタと光学的に結合されたLEDで構成されるフォトトランジスタ チョッパーについて説明しました。この配置により、スイッチがそれを駆動する LED から完全に電気的に分離されるスイッチング機能が実現しました。ダイオードの接合部で順方向電流バイアスが生成されると、トランジスタは LED から放出される光に反応して動作します。放出された光がトランジスタの表面に当たると、エミッタ ベース接合とベース コレクタ接合の両方の領域で吸収され、トランジスタが導通します。この光伝導トランジスタは、高周波交流電圧を使用して非常に高い周波数で LED の強度を変調することにより、急速にオン/オフを切り替えることができます。この発明以前は、絶縁トランスを使用しても、チョッパーのスイッチ要素をスイッチ要素の開閉用の駆動源から完全に電気的に分離することは不可能でした。小型回路で駆動源とスイッチ素子を分離するためにかさばって高価な絶縁トランスを使用すると、トランス巻線容量による磁気ピックアップとスパイクフィードスルーが発生します。光アイソレータは非常に小型で回路基板に取り付けることができるため理想的でした。さらに、光アイソレータは過度に高い電圧から保護し、ノイズレベルを低減し、測定をより正確にします。1964 年 3 月、TI は特許取得済みの PEX3002 および PEX3003 に基づく商用チョッパデバイスを発表しました。

1965年3月、TIは、ビアードと最初の携帯型デジタル計算機の発明者であるジェリー・メリーマンによって考案され開発されたSNX1304オプトエレクトロニックパルスアンプを発表しました。SNX1304は、GaAs pn接合光エミッターと統合シリコン光検出器フィードバック増幅回路で構成されていました。このデバイスは、最初の商用光結合集積回路であると考えられています。^[15]

1964 年、ビアードはLED によって生成された光信号を受信するためにシリコン フォトダイオードと連動する線形トランスインピーダンス アンプ(TIA) を設計しました。シリコン フォトダイオードからの信号電流が大きすぎると、アンプの入力段が飽和し、光信号が除去されたときに望ましくない遅延が発生します。ビアードは、入力トランジスタのコレクタ ベース接合にシリコン HPショットキー ダイオードを接続することでこの問題を解決しました。ショットキー ダイオードの順方向降下はトランジスタの PN 接合よりも低いため、トランジスタは飽和せず、望ましくない遅延時間は排除されました。SRD ラボの隣のオフィスのエンジニアはダイオード トランジスタ ロジック ( DTL ) IC を開発していましたが、飽和の問題を抱えていました。ビアードは、光受信アンプで学んだことをバイポーラ ロジック回路に適用することにしました。

1964年12月31日、ビアードはショットキートランジスタ（別名ショットキークランプトランジスタ）の特許を申請した（米国特許US3463975）。これはトランジスタと内部の金属半導体ショットキーバリアダイオードで構成されていた。^[16]この特許は、トランジスタのコレクタベース接合間および入力にアルミニウムシリコンショットキーダイオードを使用してロジックレベルを調整するショットキークランプDTLモノリシック統合ロジック回路に基づいて申請された。このダイオードは、トランジスタのコレクタベース接合の順方向バイアスを最小限に抑えることでトランジスタが飽和するのを防ぎ、少数キャリアの注入を無視できる量にまで減らした。ショットキーダイオードは同じダイに統合でき、レイアウトがコンパクトで、少数キャリアの電荷蓄積がなく、従来の接合ダイオードよりも高速だった。ビアードの特許はトランジスタ トランジスタ ロジック(TTL) 回路が発明される前に申請されましたが、プラチナ シリサイド ショットキー ダイオードを使用したショットキー クランプ TTL IC をカバーするほど広範囲に記述されており、当初使用していたアルミニウム ショットキー ダイオードよりもはるかに予測可能で製造しやすいものでした。彼の特許は最終的に、ショットキー TTL などの飽和ロジック設計のスイッチング速度を低コストで向上させました。1985 年、ビアードはこの特許でパトリック E. ハガーティ イノベーション賞を受賞しました。

1965 年半ば、ビアードは TI の SRDL 内のオプトエレクトロニクス部門と MOS 部門の責任者に任命されました。その年、オプト部門は 0 から 9 までの数字を表示できる赤色 GaP LED のモノリシック 3x5 アレイで構成されるデバイスを開発しましたが、デバイスにはアレイを駆動する手段がありませんでした。1965 年 9 月、ビアードとボブ クロフォード (MOS 部門) は、バイナリコード化 10 進入力を使用して適切な 15 個の LED 出力要素をオンにする P チャネル MOS 回路を設計しました。MOS 回路は最初のパスで動作しました。1966 年 3 月 21 日、ニューヨークの IEEE ショーおよびコンベンションで、TI はブースを設置し、ボーイング 707の模擬コックピット高度計の最後の桁としてこのデバイスを展示しました。

1966 年 7 月 25 日、ビアードとクロフォードは「バイナリ デコーダ」と呼ばれるデバイスの特許 (米国特許 US3541543) を申請しました。これは、MOS トランジスタを使用して読み取り専用メモリが作成された最初の例でした。1970 年代後半までに、MOS ROM デバイスは、計算機やマイクロプロセッサシステムなどのデジタル機器で固定プログラムの保存に使用される不揮発性メモリの最も一般的な例になりました。

1986 年、TI は国際貿易委員会 (ITC) に苦情を申し立て、19 の異なる企業が 256K および 64K ダイナミック RAM デバイスを輸入して米国関税法に違反し、米国特許 3,541,543 を含む多数の TI 特許を侵害したと訴えました。1986 年 9 月、テキサス インスツルメンツの要請により、ビアードはワシントン DC の ITC で証言しましたが、裁判官はこれらの企業が TI の特許権を侵害していないと判断しました。

1960 年代、集積回路関連技術の継続的な開発の過程で、アバランシェ フォトダイオードは比較的高いバルク漏れ電流に悩まされ、それがアバランシェ ゲインによって増幅されました。漏れ電流は、デバイス内で熱的に生成された正孔と電子によって発生します。この漏れ電流により、冷却装置を併用しない限り、フォトダイオードの使用が制限されました。1968 年 2 月 15 日、Biard は「低バルク漏れ電流アバランシェ フォトダイオード」(米国特許 US3534231) と題する特許を出願しました。[ 17 ^]この特許では、冷却せずにバルク漏れ電流を減らすアバランシェ フォトダイオードの設計が提示されました。この設計は、3 つの半導体層が上下に配置され、感光接合の下に逆バイアスされた第 2 接合の形でバリア層が配置された構造になっています。最初の 2 つの層は感光性接合部を構成し、3 番目の層は、感光性接合部から熱的に生成されたキャリアの拡散長よりも短い距離にある高ドープ半導体背面領域を構成します。

1969年5月、ビアードはテキサス・インスツルメンツを離れ、スペクトロニクス社の設立時に研究担当副社長に就任した。スペクトロニクス在籍中、ビアードはシリコンフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトダーリントンデバイス、GaAs発光ダイオードなど、同社の標準製品の設計に取り組んだ。1973年には、光ファイバーバンドルへの効率的な結合を目的とした円筒形エッジ発光LEDを設計し、特許を取得した。[ ^{18] 1974年には、航空機搭載用}アビオニクスシステム用に開発されたデータバスで使用される光カプラの開発に取り組んだ。JE ショーンフィールドおよびRS スピアとともに、光ファイバーバンドルデータバスで使用するパッシブスターカプラを共同発明した。^[19] この間、ビアードはスペクトロニクス社の光学標準ラボの設計と構築も手掛け、スポットスキャン顕微鏡、放射パターンプロッター、LED用定温バーンインラックなど、部品の較正と評価用の特殊試験機器のほとんども手掛けた。彼はまた、赤外線検出器試験装置の開発とSpectronics社の長波長赤外線試験セットの設計にも貢献した。また、InAsフォトトランジスタとPN接合冷陰極の研究開発活動も指揮した。1978年には、デジタル光ファイバー通信に使用されるLEDドライバとピンダイオード受信機からなる集積回路の開発に取り組んだ。^[20]

1978 年、Spectronics はHoneywellに買収されました。1978 年から 1987 年まで、Biard はテキサス州リチャードソンのHoneywell Optoelectronics Division で主任科学者として勤務しました。Biard は MICROSWITCH IC & Sensor Design Center を設立し、コンポーネント グループ センサー プランニング チームのメンバーとして勤務しました。また、 Honeywell Technology Board (HTB)のコンポーネント グループ代表でもあり、 Honeywell の企業構造全体にわたる技術の開発と移転を担当していました。Biard の製品開発責任には、オプトエレクトロニクスコンポーネント (発光ダイオードと光検出器)、光ファイバーコンポーネント、送信機と受信機モジュール、シリコンホール効果センサー、圧力センサーが含まれていました。

1987年、ビアードはハネウェル社のマイクロスイッチ部門の主任科学者に就任した。1998年12月に退職したが、コンサルタントとして再雇用された。^[21]コンサルタントとして、彼は垂直共振器面発光レーザー（VCSEL ）の開発チームの一員となった。彼はまた、マイクロスイッチ部門、ハネウェル社の研究開発研究所、大学 間の連携にも携わった。

2006 年、ハネウェルはVCSELグループをフィニサーコーポレーションに売却し、同社はテキサス州アレンの高度光学部品部門のコンサルタント上級科学者としてビアード氏を半日雇用しました。フィニサーで働いている間、ビアード氏は高速光ファイバーデータ伝送に使用される850 nm VCSELとフォトダイオードの設計に関連する合計 28 件の技術特許を取得しました。

2014年6月7日、ビアードは「Meet The Inventor Camp (LED)」と題されたシャイニング・マインド・ワークショップに参加した。^[22]このワークショップでは、子どもたちが光通信や測定にLED技術を使用する回路を組み立てることができた。子どもたちはビアードと写真を撮ったり、サインをもらったりすることもできた。2014年10月15日、テキサスA&M大学工学部は「ECE教授がノーベル賞への道を拓く」と題した記事を発表した。この記事ではビアードのGaAs赤外線LEDの発明に焦点を当て、オプトエレクトロニクス分野での彼の経歴について論じた。^[23]

2015年7月、ビアード氏は半導体業界で58年間勤務した後、正式に引退した。2015年11月、エジソン技術センターは、ビアード氏が共著した、1960年代のテキサスインスツルメンツにおけるLEDの開発に関する論文を公開した。^[24] 2016年3月、エレクトロニックデザイン誌はビアード氏の数々のキャリア上の功績についてインタビューした。^[25]

ビアードは熱心なハーモニカ奏者でもあった。ダラス地域の宴会、学校、教会、病院、老人ホーム、パフォーマンスホールなどで演奏した。クラシック曲の演奏は、数本のハーモニカとミュージカルソーを使って行われた。^[26]

ビアールは2022年9月23日に91歳で亡くなった。^[27]

• 米国特許 3,037,172 デューティサイクル変調マルチバイブレータ、発行日: 1962 年 5 月 29 日
• 米国特許 3,046,487 差動トランジスタ増幅器、発行日: 1962 年 7 月 24 日
• 米国特許 3,061,799 一定のデューティサイクルを持つ周波数変調マルチバイブレーター、発行日: 1962 年 10 月 30 日
• GB 特許 1,017,095電気リアクタンス増幅器、発行日: 1962 年 12 月 31 日
• 米国特許 3,076,152 安定化デューティサイクル変調マルチバイブレータ、発行日: 1963 年 1 月 29 日
• FR 特許 1,423,624 PN 接合による静音終端、発行日: 1965 年 11 月 29 日
• 米国特許 3,235,802 トランジスタに対して複数のテストを自動的かつ連続的に実行するためのプログラム可能な装置、発行日: 1966 年 2 月 15 日
• 米国特許 3,242,394 電圧可変抵抗器、発行日: 1966 年 3 月 22 日
• DE 特許 1,214,792半導体の電気特性を測定するための装置、発行日: 1966 年 4 月 21 日
• 米国特許 3,293,513 半導体放射ダイオード、発行日: 1966 年 12 月 20 日
• 米国特許 3,304,430 感光性ダイオードおよび光電子放出ダイオードを使用した高周波電気光学装置、発行日: 1967 年 2 月 14 日
• 米国特許 3,304,431 発光ダイオードを使用した感光性トランジスタ チョッパ、発行日: 1967 年 2 月 14 日
• 米国特許 3,315,176 絶縁差動増幅器、発行日: 1967 年 4 月 18 日
• 米国特許 3,316,421 ゲイン制御によるアップコンバージョンと負性抵抗増幅の両方を備えた低周波リアクタンス増幅器、発行日: 1967 年 4 月 25 日
• 米国特許 3,321,631 電気光学スイッチ装置、発行日: 1967 年 5 月 23 日
• 米国特許 3,341,787 半導体放射ダイオードによるポンピングを備えたレーザーシステム、発行日: 1967 年 9 月 12 日
• 米国特許 3,359,483 高電圧レギュレータ、発行日: 1967 年 12 月 19 日
• DE 特許 1,264,513光感応トランジスタと発光ダイオードを備えた電気チョッパ、発行日: 1968 年 3 月 28 日
• 米国特許 3,413,480 電気光学トランジスタスイッチングデバイス、発行日: 1968 年 11 月 26 日
• 米国特許 3,436,548 静電シールドを備えた PN 接合発光体と光電池の組み合わせ、発行日: 1969 年 4 月 1 日
• 米国特許 3,445,793 高周波ストリップ伝送線路、発行日: 1969 年 5 月 20 日
• GB 特許 1,154,892半導体装置、発行日: 1969 年 6 月 11 日
• 米国特許 3,456,167 半導体光放射装置、発行日: 1969 年 7 月 15 日
• 米国特許 3,463,975 バリアダイオードを利用した単一半導体高速スイッチングデバイス、発行日: 1969 年 8 月 26 日
• 米国特許 3,495,170 エピタキシャル膜を含む半導体本体の抵抗率および不純物濃度の間接測定方法、発行日: 1970 年 2 月 10 日
• 米国特許 3,510,674 低ノイズリアクタンス増幅器、発行日: 1970 年 5 月 5 日
• 米国特許 3,534,231 低バルクリーク電流アバランシェフォトダイオード、発行日: 1970 年 10 月 13 日
• 米国特許 3,534,280 光熱オーディオアンプ、発行日: 1970 年 10 月 13 日
• 米国特許 3,541,543 バイナリデコーダ、発行日: 1970 年 11 月 17 日
• 米国特許 3,821,775 エッジ発光 GaAs 光エミッタ構造、発行日: 1974 年 6 月 28 日
• 米国特許 3,838,439 埋め込みベースを有するフォトトランジスタ、発行日: 1974 年 9 月 24 日
• 米国特許 4,400,054 パッシブ光カプラ、発行日: 1982 年 1 月 22 日
• 米国特許 4,371,847 データ伝送リンク、発行日: 1983 年 2 月 1 日
• 米国特許 4,529,947 入力増幅段の装置、発行日: 1985 年 7 月 16 日
• 米国特許 4,545,076 データ伝送リンク、発行日: 1985 年 10 月 1 日
• 米国特許 4,661,726 三極管領域で動作するデプレッションモード FET と飽和領域で動作するデプレッションモード FET を使用、発行日: 1987 年 4 月 28 日
• 米国特許 5,148,303 遅延線光ファイバーセンサー、発行日: 1992 年 9 月 15 日
• 米国特許 5,572,058 シリコンのエピタキシャル層に形成され、エピタキシャル層に平行な磁場を感知するホール効果デバイス、発行日: 1996 年 11 月 5 日
• 米国特許 5,589,935 光源の強度を調節する機能を備えた濁度センサー、発行日: 1996 年 12 月 31 日
• 米国特許 5,764,674 垂直共振器面発光レーザーの電流閉じ込め、発行日: 1998 年 6 月 9 日
• 米国特許 5,893,722 電流閉じ込め型垂直共振器面発光レーザーの製造、発行日: 1999 年 4 月 13 日
• 米国特許 6,558,973 変成長波長高速フォトダイオード、発行日: 2003 年 5 月 6 日
• 米国特許 6,816,526 酸化物垂直共振器面発光レーザーにおけるゲインガイドインプラント、発行日: 2004 年 11 月 9 日
• 米国特許 6,949,473 半導体デバイス構造における酸化物誘起デッドゾーンの特定および除去方法、発行日: 2005 年 9 月 27 日
• 米国特許 6,990,135 光電子デバイス用分布ブラッグ反射器、発行日: 2006 年 1 月 24 日
• 米国特許 7,009,224 変成長波長高速フォトダイオード、発行日: 2006 年 3 月 7 日
• 米国特許 7,015,557 セグメント化されたフィールドプレートを備えたホール素子、発行日: 2006 年 3 月 21 日
• 米国特許 7,031,363 長波長 VCSEL デバイス処理、発行日: 2006 年 4 月 18 日
• 米国特許 7,061,945 性能強化型 VCSEL モード変換位相フィルタ、発行日: 2006 年 6 月 13 日
• 米国特許 7,065,124 電子親和力工学 VCSEL、発行日: 2006 年 6 月 20 日
• 米国特許 7,095,771 垂直共振器面発光レーザーにおける損傷した酸化物絶縁領域のインプラント、発行日: 2006 年 8 月 22 日
• 米国特許 7,184,455 フォトダイオードの自然放出の影響を低減するミラー、発行日: 2007 年 2 月 27 日
• 米国特許 7,190,184 電子デバイスのウェーハレベルバーンインシステム、発行日: 2007 年 3 月 13 日
• 米国特許 7,205,622 垂直ホール効果デバイス、発行日: 2007 年 4 月 17 日
• 米国特許 7,229,754 ファージ誘発イオンカスケードの検知（敗血症）、発行日: 2007 年 6 月 12 日
• 米国特許 7,251,264 光電子デバイス用分布ブラッグ反射器、発行日: 2007 年 7 月 31 日
• 米国特許 7,277,463 オーミック接点を備えた統合型発光デバイスおよびフォトダイオード、発行日: 2007 年 10 月 2 日
• 米国特許 7,324,575 反射面付きレンズ、発行日: 2008 年 1 月 29 日
• 米国特許 7,346,090 トレンチおよびプロトン注入分離を含む垂直共振器面発光レーザー、発行日: 2008 年 3 月 19 日
• 米国特許 7,366,217 フォトダイオードの自然放出を低減するためのミラー反射率の最適化、発行日: 2008 年 4 月 29 日
• 米国特許 7,403,553 集積フォトダイオードにおける自然放出効果を低減する吸収層、発行日: 2008 年 7 月 22 日
• 米国特許 7,418,021 フォトダイオードの自然放出を低減するための光学アパーチャ、発行日: 2008 年 8 月 26 日
• 米国特許 7,662,650 ウェーハ搭載半導体デバイスの光制御の提供、発行日: 2010 年 2 月 16 日
• 米国特許 7,700,379 電子デバイスのウェーハレベルバーンインを実施する方法、発行日: 2010 年 4 月 20 日
• 米国特許 7,709,358 オーミック接点を備えた統合型発光デバイスおよびフォトダイオード、発行日: 2010 年 5 月 4 日
• 米国特許 7,746,911 フォトダイオードの自然放出を低減するための幾何学的最適化、発行日: 2010 年 6 月 29 日
• 米国特許 7,801,199 自然放出を低減したフォトダイオードを備えた垂直共振器面発光レーザー、発行日: 2010 年 9 月 21 日
• 米国特許 7,826,506 複数の上面コンタクトを有する垂直共振器面発光レーザー、発行日: 2010 年 11 月 2 日
• 米国特許 7,860,137 非ドープトップミラー付き垂直共振器面発光レーザー、発行日: 2010 年 12 月 28 日
• 米国特許 7,920,612 活性領域の近くに電気閉じ込めバリアを備えた発光半導体デバイス、発行日: 2011 年 4 月 5 日
• 米国特許 8,031,752 高速データに最適化された VCSEL、発行日: 2011 年 10 月 4 日
• 米国特許 8,039,277 オーバーレイヤーパターンを使用したウェーハ搭載半導体デバイスの電流制御の提供、発行日: 2011 年 10 月 18 日
• 米国特許 8,129,253 トレンチ を使用したウェーハ搭載半導体デバイスの電流制御の提供、発行日: 2012 年 3 月 6 日
• 米国特許 8,168,456 非ドープトップミラー付き垂直共振器面発光レーザー、発行日: 2012 年 5 月 1 日
• 米国特許 8,193,019 複数の上面コンタクトを有する垂直共振器面発光レーザー、発行日: 2012 年 6 月 5 日
• 米国特許 8,637,233 微生物を識別し、微生物を計数し、抗菌薬感受性を判定する装置および方法、発行日: 2014 年 1 月 28 日
• 米国特許 9,124,069 非ドープトップミラー付き垂直共振器面発光レーザー、発行日: 2015 年 9 月 1 日
• 米国特許 9,318,639 ガリウムヒ素アバランシェフォトダイオード、発行日: 2016 年 4 月 19 日

ビアード氏は、技術者としてのキャリアを通じて、24 を超える技術論文を発表し、主要な技術会議で同数の未発表のプレゼンテーションを行ってきました。また、光ファイバー データ伝送に関する 1 週間のセミナーを企画し、5 回にわたって講演を行いました。彼の論文には次のものがあります。

• WT Matzen および JR Biard、「差動アンプの DC 安定性」、Electronics誌、第 32 巻、第 3 号、60 ～ 62 ページ、1959 年 1 月 16 日。
• JR Biard および WT Matzen、「低レベル直接結合トランジスタ回路におけるドリフトの考慮」、1959 IRE 全国大会記録 (パート 3)、pp. 27–33、1959 年 3 月。
• JR Biard、「低周波リアクタンス増幅器」、1960 IEEE 国際固体回路会議、第 3 巻、pp. 88 ～ 89、1960 年 2 月。
• EL Bonin および JR Biard、「トンネル ダイオード直列抵抗」、IRE 会議録、第 49 巻、第 11 号、pp. 1679、1961 年 11 月。
• EL Bonin および JR Biard、「トンネルダイオード直列抵抗測定」、Solid-State Design、Vol. 3、No. 7、pp. 36-42、1962 年 7 月。
• JR Biard および SB Watelski、「ゲルマニウムエピタキシャル膜の評価」、Journal of the Electrochemical Society、第 109 巻、705 ～ 709 ページ、1962 年 8 月。
• JR Biard、EL Bonin、WN Carr、GE Pittman、「GaAs 赤外線光源」、1962 年国際電子デバイス会議、ワシントン DC、第 8 巻、96 ページ、1962 年 10 月。
• JR Biard、「低周波リアクタンス増幅器」、IEEE 会議録、第 51 巻、第 2 号、pp. 298 ～ 303、1963 年 2 月。
• JR Biard、EL Bonin、WN Carr、GE Pittman、「光電子工学アプリケーション向け GaAs 赤外線光源」、1963 IEEE 国際固体回路会議、第 6 巻、pp. 108 – 109、1963 年 2 月。
• JR Biard、EL Bonin、WN Carr、GE Pittman、「GaAs Infrared Source」、IEEE Transactions on Electron Devices、Vol. 10、No.2、109-110ページ。 1963年3月。
• JR Biard、「GaAs PN 接合レーザー」、固体電子工学セミナー、スタンフォード大学、1963 年 5 月 7 日。
• JR Biard および WN Carr、「GaAs 注入レーザーの温度効果とモデリング」、デバイス研究会議、ミシガン州立大学、1963 年 6 月。
• JR Biard および WN Carr、「注入レーザーの特性」、ボストン AIME 会議、1963 年 8 月 26 日。
• JR Biard、WN Carr、BS Reed、「GaAs レーザーの分析」、AIME 冶金学会誌、第 230 巻、286 ～ 290 ページ、1964 年 3 月。
• JR Biard、「オプトエレクトロニクス機能電子ブロック」、暫定エンジニアリング レポート No. 04-64-20、Texas Instruments Inc.、ダラス、テキサス州、1964 年 3 月 27 日。
• WN Carr および JR Biard、「半導体注入電界発光スペクトルにおけるアーティファクトまたは「ゴースト」ピークの一般的な発生」、Journal of Applied Physics、第 35 巻、第 9 号、pp. 2776–2777、1964 年 9 月。
• WN Carr および JR Biard、「GaAs ダイオードの電子熱注入機構の光生成スペクトル」、Journal of Applied Physics、第 35 巻、第 9 号、pp. 2777–2779、1964 年 9 月。
• JR Biard、JF Leezer、BS Reed、「GaAs ガード リング ダイオードの特性」、IEEE Trans. on Electron Devices、Solid-State Devices Research Conf.、Vol. ED-11、No. 11、pp. 537、1964 年 11 月。
• JR Biard、EL Bonin、WT Matzen、JD Merryman、「機能電子ブロックに応用されたオプトエレクトロニクス」、IEEE 会議録、第 52 巻、第 12 号、pp. 1529–1536、1964 年 12 月。
• JR Biard、「GaAs 光エミッターの量子効率の低下」、固体デバイス研究会議、ニュージャージー州プリンストン、1965 年 6 月 21 ～ 23 日。
• JR Biard および EL Bonin、「半導体エミッターとセンサーの最新情報」、Electronics誌、第 38 巻、第 23 号、98 ～ 104 ページ、1965 年 11 月。
• JR Biard、JF Leezer、GE Pittman、「GaAs 光エミッターの量子効率の低下」、GaAs: 1966 シンポジウム議事録、(レディング イングランド)、物理学会および物理学会、pp. 113–117、1966 年 9 月。
• JR Biard および WN Shaunfield、「高周波シリコンアバランシェフォトダイオード」、1966 年国際電子デバイス会議、第 12 巻、30 ページ、1966 年 10 月。
• DT Wingo、JR Biard、H. Fledel、「ガリウムヒ素地形照明装置」、IRIS Proc.、第11巻、第1号、pp. 91～96、1966年10月。
• JR Biard および WN Shaunfield、「アバランシェフォトダイオードのモデル」、IEEE Trans. on Electron Devices、Vol. ED-14、No. 5、pp. 233–238、1967 年 5 月。
• JR Biard および KL Ashley、「GaAs ダイオードの光マイクロプローブ応答」、IEEE Trans. on Electron Devices、Vol. ED-14、No. 8、pp. 429–432、1967 年 8 月。
• WN Shaunfield、JR Biard、DW Boone、「1.06 ミクロンのゲルマニウムアバランシェ光検出器」、国際電子デバイス会議、ワシントン DC、1967 年 10 月。
• JR Biard と H. Strack、「GaAs ライトの時代が到来」、Electronics誌、第 40 巻、第 23 号、127 ～ 129 ページ、1967 年 11 月 13 日。
• JR Biard、「航空電子工学システムの光電子的側面」、最終技術レポート AFAL-TR-73-164、空軍契約番号 F33615-72-C-1565、AD0910760、1973 年 4 月。
• JR Biard および LL Stewart、「オプトエレクトロニック データ バス」、IEEE 電磁両立性シンポジウム勧告、IEEE 74CH0803-7 EMC、1973 年 10 月。
• JR Biard および LL Stewart、「光電子データ伝送」、IEEE 電磁両立性シンポジウム報告書、pp. 1～11、1974 年 7 月。
• JR Biard、「航空電子工学システムの光電子的側面 II」、最終技術レポート AFAL-TR-75-45、空軍契約番号 F33615-73-C-1272、ADB008070、1975 年 5 月。
• JR Biard および JE Shaunfield、「光カプラ」、暫定技術レポート AFAL-TR-74-314、空軍契約番号 F33615-74-C-1001、1975 年 5 月。
• JR Biard、「オプトエレクトロニクスの現状」、Electro-Optical Systems Design誌、Laser Institute of America、pp. 16-17、1976 年 1 月。
• JR Biard、「光ファイバー用途向け光電子デバイスパッケージ」、第 1 巻、最終レポート番号 TR-2072、空軍契約番号 N00163-73-C-05444、ADA025905、1976 年 4 月。
• JR Biard および JE Shaunfield、「MIL-STD-1553 光ファイバー データ バス」、Proc. AFSC マルチプレックス データ バス カンファレンス、オハイオ州デイトン、pp. 177–235、1976 年 11 月。
• JR Biard および JE Shaunfield、「広帯域光ファイバー データ リンク」、最終技術レポート AFAL-TR-77-55、空軍契約番号 F33615-74-C-1160、ADB023925、1977 年 10 月。
• JR Biard、「短距離光ファイバーデータ伝送」、IEEE 国際回路およびシステムシンポジウム議事録、pp. 167–171、1977 年。
• JR Biard、「デジタル光データ伝送用集積回路」、Government Microcircuit Applications Conference (GOMAC) の議事録、カリフォルニア州モントレー、第 7 巻、1978 年 11 月。
• JR Biard、BR Elmer、JJ Geddes、「デジタル光ファイバー通信用 LED ドライバーおよび Pin ダイオード レシーバー IC」、Proceedings of SPIE、Vol. 150、Laser and Fiber Optic Communications、pp. 169–174、1978 年 12 月。
• RM Kolbas、J. Abrokwah、JK Carney、DH Bradshaw、BR Elmer、JR Biard、「フォトダイオードと GaAs プリアンプの平面モノリシック統合」、Applied Physics Letters、第 43 巻、第 9 号、pp. 821–823、1983 年 12 月。
• B. Hawkins および JR Biard、「光ファイバーデータ伝送用低電圧シリコンアバランシェフォトダイオード」、IEEE Trans. on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology、第 7 巻、第 4 号、pp. 434-437、1984 年 12 月。
• Peczalski, A.、G. Lee、M. Plagens、JR Biard、H. Somal、W. Betten、および B. Gilbert、「6k ゲート アレイでの 12 x 12 乗算器の実装」、Government Microcircuit Applications Conference (GOMAC) の議事録、カリフォルニア州サンディエゴ、第 11 巻、517 ページ、1986 年 11 月。
• RH Johnson、BW Johnson、JR Biard、「回路シミュレーションおよびデバイス モデリングのための統合物理 DC および AC MESFET モデル」、IEEE Electron Devices Transactions、1987 年 9 月。
• A. Peczalski、G. Lee、JR Biard 他、「完全に機能する LSI パーソナライゼーションを備えた 6 K GaAs ゲート アレイ」、Honeywell Syst. & Res. Center、ページ: 581 - 590、1988 年 4 月。
• P. Bjork、J. Lenz、B. Emo、JR Biard、「EMI 耐性航空センシング システム用の光駆動センサー」、Proceedings of SPIE、Vol. 1173、Fiber Optic Systems for Mobile Platforms III、pp. 175–186、1989 年 9 月。
• A. Ramaswamy、JP van der Ziel、JR Biard、R. Johnson、および JA Tatum、「プロトン注入垂直空洞面発光レーザーの電気的特性」、IEEE Journal of Quantum Electronics、Vol. 34、No. 11、pp. 2233–2240、1998 年 11 月。
• JK Guenter、JA Tatum、A. Clark、RS Penner、JR Biard 他、「Honeywell の VCSEL 技術の商品化: さらなる開発」、Proceedings of SPIE、Vol. 4286、Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers V、pp. 1–14、2001 年 5 月。
• BM Hawkins、RA Hawthorne III、JK Guenter、JA Tatum、JR Biard、「さまざまなサイズの酸化物開口 VCSEL の信頼性」、2002 年議事録: 第 52 回 IEEE 電子部品および技術会議、pp. 540 ～ 550、2002 年 5 月。
• JA Tatum、MK Hibbs-Brenner、JR Biard 他、「850 nm を超えて: 他の波長での進歩と標準からの影響」、Proceedings of SPIE、Vol. 4649、Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers VI、pp. 1–10、2002 年 6 月。
• CS Shin、R. Nevels、F. Strieter、JR Biard、「電子制御伝送線路位相シフター」、Microwave and Optical Technology Letters、Vol. 40、No. 5、pp. 402–406、2004 年 3 月。
• JR Biard および LB Kish、「DC 電流によるファージ感染細菌の濃縮による SEPTIC 細菌検出法の感度の向上」、Fluctuation and Noise Letters、第 5 巻、第 2 号、pp. L153-L158、2005 年 6 月。
• H. Chuang、JR Biard、J. Guenter、R. Johnson、GA Evans、JK Butler、「酸化物閉じ込め VCSEL のシンプルな反復モデル」、2007 光電子デバイスの数値シミュレーションに関する国際会議、pp. 53～54、2007 年 9 月
• H. Chuang、JR Biard、J. Guenter、R. Johnson、GA Evans、JK Butler、「酸化物閉じ込め VCSEL の定常電流分布の反復モデル」、IEEE Journal of Quantum Electronics、Vol. 43、No. 11、pp. 1028–1040、2007 年 11 月。
• Gazula, D.、JK Guenter、RH Johnson、GD Landry、AN MacInnes、G. Park、JK Wade、JR Biard、および JA Tatum、「Finisar の新興 VCSEL テクノロジ」、Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers XIV、Vol. 7615、p. 761506。国際光学およびフォトニクス協会、2010 年 2 月。
• TM Okon と JR Biard、「最初の実用的な LED」、エジソン テック センター、2015 年 11 月 9 日。

1969 年、ビアードは「光エレクトロニクスの分野における顕著な貢献」により IEEEの終身フェローに選出されました。

1985 年、彼はショットキー ロジックの設計と開発への貢献により TI のPatrick E. Haggerty Innovation Award を受賞しました。

1986年、彼はテキサスA&M大学の優秀卒業生として認められました。

1989年、ハネウェル・ルンド賞を受賞した。

1991年、彼は米国工学アカデミーの会員に選出された。

2013年5月、南メソジスト大学より名誉理学博士号を授与された。^[28]

2013年9月、テキサス州パリスのパリス高校から「優秀卒業生賞」を受賞した。^[29]