Реферат- Введение в наноэлектронику. Введение в наноэлектронику. Методы зондовой нанотехнологии. 1 Физические основы зондовой нанотехнологии

• Название: Методы зондовой нанотехнологии. 1 Физические основы зондовой нанотехнологии
• Анкор: Реферат- Введение в наноэлектронику
• Дата: 18.11.2022
• Размер: 3.55 Mb.
• Имя файла: Введение в наноэлектронику.rtf
• Тип: Документы; #796308
• страница: 13 из 15

5.2 Транспорт носителей

Рассмотрим двухпереходную систему с несимметричными переходами. Для темпа туннелирования через каждый переход справедлива формула (16), из которой видно, что если значения параметров и равны для обоих переходов, то при увеличении напряжения будет происходить плавный рост тока, так как количество пришедших на кулоновский остров электронов будет равно количеству ушедших.
,
где - темп туннелирования.

Вольт-амперная характеристика двухпереходной системы имеет ступенчатый вид. Она получила название "кулоновской лестницы". Ступеньки такой ВАХ будут тем ярче выражены, чем несимметричнее переходы. Ступеньки исчезают при симметрии переходов или при равенстве констант .

В системах с несколькими переходами имеет место процесс сотуннелирования, характеризующегося сохранением энергии между начальным и конечным состоянием всего массива переходов. В то же время поведение электрона на каждом отдельном переходе не определено.

Было отмечено, что квантовые точки находятся между электродами при использовании двух или более переходов. Эти нуль-мерные объекты имеют энергетический спектр, представляющий собой набор дискретных уровней.

5.3 Кремниевые одноэлектронные транзисторы

Кремниевый одноэлектронный транзистор с двумя затворами и одиночной квантовой точкой представлен на рисунке 17.


Рисунок 17 - Конструкция кремниевого одноэлектронного транзистора
Затвор данного транзистора состоит из двух частей, которые электрически связаны. При подаче на нижний затвор положительного напряжения в подложке p-типа формируется инверсионный n-канал. При подаче на верхний П-образный затвор отрицательного напряжения канал разрывается областями обеднения, возникают потенциальные барьеры и формируется квантовая точка. Если верхний затвор выполнить в Ш-образном виде, то в окнах между пластинами возникнут две квантовые точки.

На рисунке 18 представлена другая конструкция одноэлектронного транзистора, изготовленного по технологии "кремний на изоляторе".



Рисунок 18 - Схема квантово-точечного транзистора с поликремниевым затвором
С помощью процесса термического подзатворного окисления удалось уменьшить размеры квантовой точки, сформированной в верхнем кремниевом слое подложки, и одновременно увеличить высоту потенциальных барьеров между квантовой точкой и контактами.

Осцилляции вольтамперной характеристики обусловлены процессом одноэлектронного туннелирования.

.4 Одноэлектронные транзисторы на основе гетероструктур

Основной идеей транзисторов на основе гетероструктур является формирование в области двумерного электронного газа (ДЭГ) квантовых точек, который можно создать в гетероструктуре типа GaAs/AlGaAs. В таких структурах осуществляется ограничение ДЭГ и формирование островков различными методами.

На рисунке 19 представлен двойной туннельный переход на основе гетероструктуры GaAs/AlGaAs, где ограничение ДЭГ и формирование квантовых точек осуществляется посредством прикладывания напряжения к металлическим расщепленным затворам Шоттки, расположенным на поверхности структуры.



Рисунок 19 - Структура на основе GaAs/AlGaAs с расщепленным затвором Шоттки
Отрицательное напряжение на расщепленных затворах формирует обедненный ДЭГ, его плотность контролируется напряжением, приложенным к проводящей подложке. В ДЭГ формируется канал с малыми сегментами (островками) между обедненными участками (барьерами).

Формирование квантовых точек в гетероструктурах GaAs/AlGaAs, а также в области затворов, истока, стока и канала можно осуществлять путем электронно-лучевой литографии и реактивного ионного травления канавок в исходной пластине. В результате таких технологических процессов происходит ограничение ДЭГ в этих областях.

В структуре с расщепленным затвором электрическое поле приложено перпендикулярно ДЭГ. При приложении горизонтального электрического поля вызванное напряжение на планарном затворе Шоттки действует на электроны в направлении, параллельном ДЭГ, вызывая его дополнительное ограничение.