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: 14 из 15

.5 Одноэлектронные металлические структуры

В таком типе транзисторов используются структуры типа Ме/МехОу/Ме, которые получают используя технологические процессы электронно-лучевой литографии, напыления и локального окисления. В качестве металла Me чаще используют Al, Ni, Cr, Ti.

Транзистор на основе туннельных переходов в структуре Ti/TiOх/Ti представлен на рисунке 20.


Рисунок 20 - Структура металлического одноэлектронного транзистора на основе туннельных переходов
Транзисторную структуру формируют методом окисления с помощью туннельного микроскопа. После нанесения пленки металла (Ti) ее поверхность окисляется анодированием с использованием острия СТМ в качестве катода.

На рисунке 21 представлена другая разновидность пленочных структур - транзистор на основе туннельных переходов Cr/Cr2O3/Cr, изготовленный методом ступенчатого торцевого среза.


Рисунок 21 - Схема одноэлектронного транзистора на основе ступенчатого среза
Основная идея метода заключается в том, что пленка проводника толщиной напыляется на предварительно изготовленную ступеньку диэлектрического материала толщиной . При < электроды не имеют контакта на торцах ступеньки, а ток через структуру течет за счет процесса туннелирования.

К другому типу металлических одноэлектронных структур относятся приборы на основе цепочек коллоидных частиц золота с молекулярными связями. Частицы золота осаждаются на подложку с использованием аминосиланового адгезионного средства с предварительно изготовленными металлическими (Au) электродами истока, стока и затвора, при этом они формируют островки, их органические молекулы служат туннельными барьерами. В результате соответствующей обработки образуются органические молекулы, связывающие осаждаемые коллоидные частицы и электроды истока и стока. Электронный транспорт в такой структуре осуществляется за счет туннелирования электронов через цепочку коллоидных частиц. Таким образом, данный прибор представляет собой многоостровковую цепочку.

.6 Молекулярный одноэлектронный транзистор

Игла СТМ, малая проводящая частица и подложка представляют собой простейшую одноэлектронную цепь из двух последовательных туннельных переходов. Недостатком этой технологии было отсутствие управляющего электрода, с помощью которого можно было бы воздействовать на электронный транспорт.

С помощью этой технологии создан действующий макет молекулярного одноэлектронного транзистора с металлическим затвором, который управляет туннелированием единичных электронов с иглы СТМ на подложку через кластерную молекулу.

5.7 Цифровые устройства на одноэлектронных транзисторах

Явление дискретного одноэлектронного туннелирования может быть использовано в цифровых вычислительных устройствах. На основе одноэлектронных транзисторов созданы как элементы логических устройств, так и элементы запоминающих устройств.

В одноэлектронных логических схемах логическая "1" отождествляется с присутствием одиночного электрона, а логический "0" - с его отсутствием.

Конструкция прибора на многотуннельных переходах представлена на рисунке 22.


Рисунок 22 - Схема одноэлектронного элемента памяти
Структура квантовых транзисторов подобна обычному МОП-транзистору. Область между истоком и затвором представляет собой очень тонкую нанокристаллическую кремниевую пленку. Вещество пленки первоначально осаждается в аморфном состоянии, а затем кристаллизуется под воздействием высокой температуры. Естественным или искусственным образом сформированные нанокристаллы могут работать как сверхмалые области проводимости, где электроны могут накапливаться и образовывать вокруг этой области кулоновский барьер (блокаду), который может управлять амплитудой тока, протекающего между истоком и стоком устройства в зависимости от параметров смещения.

Действие устройства и его способность работать в качестве энергонезависимой ячейки памяти зависят от случайного формирования нанокристаллов, локализирующихся на потенциальной поверхности между истоком и стоком настолько близко к каналу протекания тока, что они могут влиять на проводимость этого канала.