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: 9 из 15

.6 Электронная микроскопия

Электронная микроскопия - это совокупность методов исследования наноразмерных структур с помощью электронных микроскопов.

Электронный микроскоп представляет собой электронный прибор для наблюдения и исследования многократно увеличенного изображения объекта, в котором используются пучки электронов.

Метод электронной микроскопии позволяет исследовать микроструктуру объектов, их локальный состав, а также локализацию электрических и магнитных микрополей на поверхностях или в микрообъемах.

Просвечивающие электронные микроскопы (ПЭМ) являются универсальными приборами многоцелевого назначения, использующие волновые свойства движущихся электронов.

Исследуемый образец устанавливается на нанопозиционере, имеющем три степени свободы. Электронный пучок формируется электронной пушкой и конденсорными линзами с апертурой и фокусируется на образце. Далее с помощью электромагнитной линзы объектива и линзы проектора электронное изображение фокусируется на люминесцентный экран. Электроны возбуждают экран и формируют увеличенное изображение исследуемого объекта.

Растровые электронные микроскопы (РЭМ) основываются на исследовании излучений, возникающих при взаимодействии электронного зонда с исследуемым объектом.

В процессе взаимодействия пучка электронов с веществом объекта возникают различные виды излучений, которые регистрируются, преобразуются в электрические сигналы, усиливаются и подаются на модулятор электронно-лучевой трубки или дисплей другого типа. Развертка пучка дисплея синхронизируется с разверткой электронного зонда. В результате на дисплее формируется увеличенное изображение объекта, а также локальное распределение химического состава, наличие р-n-переходов.

Растровые оже-электронные микроскопы (РОЭМ) позволяют исследовать свойства оже-электронов и выявить распределение химических элементов в поверхностном слое объекта.

Разработаны просвечивающие растровые электронные микроскопы (ПРЭМ), которые позволяют исследовать непосредственно более толстые образцы, чем в ПЭМ.

.7 Эллипсометрия

Эллипсометрия представляет собой метод неразрушающего контроля и измерения параметров поверхности вещества по поляризационным характеристикам отраженного и проходящего излучения.

В основе метода эллипсометрии лежат измерения характеристик полностью поляризованной световой волны при отражении ее от исследуемой поверхности. Для такой волны имеет место постоянство амплитуды, разности фаз, а сами компоненты электрического вектора световой волны изменяются во времени по гармоническому закону. Наиболее информативным является случай эллиптически поляризованной световой волны.

В процессе измерений поляризованный свет направляют на исследуемую поверхность. Отраженный свет будет нести информацию о состоянии поверхности. Анализ отраженного света производится с помощью системы оптических и фотоэлементов.

С помощью уравнений эллипсометрии можно определить два любых неизвестных параметра исследуемой системы.

Методы исследования поверхности можно разделить на 2 группы: нулевые и ненулевые методы.

Нулевые методы основаны на установлении взаимосвязи между поляризационными углами и теми положениями элементов эллипсометров, которым отвечает минимум интенсивности, или гашение светового пучка на выходе.

Методы отражательной эллипсометрии применяются для исследования поверхностей веществ с большим поглощением. Это прежде всего, металлы и полупроводники. Особое значение эллипсометрические методы приобретают при исследовании эпитаксиальных слоев, слоев окислов, адсорбированных и адгезионных слоев.

4. Нанотранзисторы

.1 Теоретические и технологические проблемы скейлинга

Под скейлингом понимается определение масштабных множителей, с помощью которых параметры прибора, будучи уменьшены в раз, выражаются через соответствующие параметры исходного прибора.

Уменьшение геометрических параметров МДП-транзисторной структуры способствует улучшению электрических параметров и позволяет увеличить степень интеграции. Для линий межсоединений скейлинг параметров токоведущих дорожек приводит к резкому ухудшению токопереноса и последующей их деградации.

С уменьшением геометрических параметров линий межсоединений возрастают сопротивление и плотность тока, что приводит к электромиграции, джоулеву разогреву линий межсоединений. С ним связано перемещение атомов в граничных областях межсоединений, обусловленное градиентом электрохимического потенциала и перепадом температур. Поток атомов через проводник на границах зерен и дислокациях испытывает завихрение, поэтому и изменяется геометрия проводника. В узких местах токоведущих дорожек происходит уменьшение площади их поперечного сечения, а в более широких - увеличение. Соответственно в узких местах плотность тока еще более возрастает.

Масштабный коэффициент для времени составляет . Время работы линий межсоединений резко уменьшается с ростом одного из проанализированных параметров.

С увеличением частоты сигналов линии межсоединений становятся волноводными линиями, которые можно охарактеризовать активными потерями. Начиная с частот Гц задержка сигнала становится сравнимой с временем переключения транзисторов.

Все эти проблемы являются составляющими одной глобальной проблемы, называемой "тиранией межсоединений". С переходом на транзисторные структуры с квантовыми эффектами обычные металлические токоведущие дорожки теряют свое предназначение.

Токоперенос является характерным для проводной наноэлектроники, для которой сейчас должны быть разработаны квантовые провода. В данном случае длина провода является во много раз большей, чем его поперечный размер. Принято считать, что при квазиклассическом приближении электроны движутся по баллистическим траекториям. Для баллистического транспорта электронов в квазиодномерном канале предельная длина провода должна быть меньше длины когерентности электронов в канале.

Качество поверхности квантовых проводов является очень важным для транспорта электронов. Важным также является также плавность перехода от макроэлектрода к каналу транспорта электронов. Включение внешнего электрического поля в квазиодномерном канале вызывает ток баллистических электронов, т.е. электронов, распространяющиеся без рассеяния.

Для таких проводников не работает закон Ома. Проводники в этом случае следует считать двухэлектродными элементами с квантовыми проводами.