Нанопроволочный “малодырочный” транзистор из p++-Si-НП.
1. Механизм конденсация тонких металлических пленок на поверхности
Этот метод заключается в испарении металла или сплава в вакууме и конденсации его паров на поверхности пластинки (подложки). Качество и прочность пленок в большей степени зависят от чистоты подложки. Поэтому поверхность подложки предварительно полируется и тщательно очищается. Часто во время напыления подложка нагревается при помощи специального нагревателя до температуры 100-3000С. При подогретой подложке частично снимаются внутренние напряжения в пленке, и улучшается ее сцепление с подложкой. Подложки могут быть изготовлены из стекла, кварца, слюды и немагнитных металлов. В качестве подложки в некоторых случаях используются сколы монокристаллов поваренной соли NaCl.
2. Физический смысл понятий «Адатом», «Кластер», блок схема напыления тонких пленок .
1) Адатомом называется атом находящийся в физически адсорбированном состоянии, но не успевший прийти в термодинамическое равновесие с поверхностью
2) Кластером называется устойчивое образование из нескольких провзаимодействовавших посредством Ван дер Ваальсовых сил друг с другом адатомов
3)
3. Коэффициенты конденсации и аккомодации.
Вероятность того, что атом будет захвачен поверхностью, называют коэффициентом конденсации или коэффициентом соударения. Его измеряют отношением числа атомов сконденсировавшегося на поверхности материала к общему числу атомов, ударившихся о поверхность.
Степень термического равновесия описывают коэффициентом аккомодации aТ, который определяется следующим образом:
aТ = (TI - TR)/(TI – TS) = (EI - ER)/(EI – ES), где T и E соответственно эквивалентные среднеквадратичные температуры и кинетические энергии падающих ( I ) и отраженных, вновь испарившихся, атомов пучка ( R ) и подложки ( S ).
7.Нанопроволочный “малодырочный” транзистор из p++-Si-НП.
Почти любые полупроводниковые монокристальные нанопроволочки синтезируют в любых количествах по механизму пар-жидкость-кристалл (ПЖК).
Схема установки для получения относительно длинных УНТ методом ПЖК с летучим катализатором.
Нанопроволочный “малодырочный” транзистор из p++-Si-НП.
Общий вид полевого транзистора из кремниевой нанопроволоки изображён на рис. 2. Контакты сток–исток представляют собой двухслойную систему из Ti (50нм) и Au (50нм). Насколько полезно вжигать контакты (T=300-600ºC, атмосфера – форминг-газ) видно из рис. 3, который показывает, что в результате этой процедуры сопротивление нанопроволоки снижается на порядок.
Как известно, кремний на воздухе неизбежно окисляется. Этот «естественный» оксид (SiOx) никогда не используется в микроэлектронике, потому что, во-первых, границаSi/SiOx содержит много состояний для электронов и дырок, во-вторых, в объёме этого SiOxимеются заряженные ловушки для носителей заряда, а, в-третьих, на поверхности этогоSiOx оседает «грязь» из лабораторной атмосферы, причём часто имеющая и заряд. Все эти заряды могут индуцировать в Si-НП электрическое поле, изменить которое за счёт подачи напряжения на Si–подложку (затвор) просто невозможно (см. рис. 4 (b), где прямая кондактанса почти параллельна оси абсцисс). Чтобы улучшить «естественный» окисел, покрывающий Si-НП нужно окунать полевой Si-НП транзистор (см. рис.3) в 4-нитрофенилоктадеканоат (детали этой магической процедуры, естественно, не разглашаются) (см. рис. 4). При этом подвижность дырок в Si-НП после такой обработки достигает величин 560-1350см2В-1с-1, (но чаще, всё-таки, 200-300см2В-1с-1, см. рис. 4(d)), тогда как в объёмном кремнии с таким же легированием бором она не превышает 40-50см2В-1с-1.
Влияние термообработки контактов на сопротивление Si- нанопроволок: а) ВАХ; в) гистограмма сопротивлений (справа – до, слева – после вжигания )
13. Квантовая нить
Если в структуре с двумерными электронами изготовить одномерные каналы, в которых электрон может двигаться только вдоль одного направления, то можно получить, так называемые квантовые нити.
Рис. Материал квантовых проволок(нитей) обозначен желтым цветом, барьерных слоев между ними – голубым.
Плотность электронных состояний в квантовой нити пропорциональна 1/Е1/2
14. Квантовые точки
Квантовую нить можно разделить на отдельные изолированные с точки зрения движения электрона участки, тогда возникают так называемые квантовые точки или нульмерные объекты. Это должны быть участки со средним размером 5-20 нм по всем трем направлениям. В таком полупроводнике существуют уровни энергии для электрона, подобные атомным.
