Физико-технологические основы создания функциональных элементов наноэлектроники на основе квазиодномерных проводников

Физико-технологические основы создания функциональных элементов наноэлектроники на основе квазиодномерных проводников

Автор: Бобринецкий, Иван Иванович

Шифр специальности: 05.27.01

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2010

Место защиты: Москва

Количество страниц: 354 с. ил.

Артикул: 4948909

Автор: Бобринецкий, Иван Иванович

Стоимость: 250 руб.

Физико-технологические основы создания функциональных элементов наноэлектроники на основе квазиодномерных проводников  Физико-технологические основы создания функциональных элементов наноэлектроники на основе квазиодномерных проводников 

1.1. Основные направления в нанотехнологии планарных квазиодномерных проводников.
1.1.1. Квантование проводимости одномерных структур.
1Л .2. Формирование квазиодномерных проводников.
1.2. Основные методы создания планарных наноструктур
1.2.1. Электроннолучевая литография
1.2.2. Ионнолучевая литография
1.2.3. Нетрадиционные методы литографии высокого разрешения
1.2.3.1. Развитие методов создания одномерных структур
с использованием атомносиловой микроскопии
1.2.3.2. Локальное анодное окисление поверхностей.
1.3. Углеродные нанотрубки развитие наиопроводной элементной базы.
1.3.1. Основные параметры, характеризующие свойства нанотрубок.
1.3.1 Л. Структура графита.
1.3.1.2. Угол хиральности и диаметр нанотрубок
1.3.2. Электронная структура нанотрубок.
1.4. Методы получения углеродных наноструктур.
1.4.1. Термическое разложение графита в дуговом разряде.
1.4.2. Химическое осаждение из газовой фазы.
1.4.3. Метод лазерного испарения
1.4.4. Холодная деструкция графита
1.5. Применения уг леродных низкоразмерных структур в приборах
электроники
1.5 Л. Эмиттеры из углеродных нанотрубок
1.5.2. Элементы цифровой электроники на основе нанотрубок
I 1.5.3. Применение углеродных нанотрубок в качестве
элементов сенсорных систем
Выводы по главе 1
Глава 2. Физикотехнические основы формирования планарных элементов наноэлектроники в ультратоиких проводящих пленках
2.1. Критерии к формированию ультратоиких проводящих
пленок на диэлектрических подложках.
2.1.1. Нанесение пленок нанометровых толщин как процесс формирования двумерных проводящих систем
2.1.2. Исходные характеристики анодноокисляемых металлических пленок
2.2. Зондовые методы формирования наноструктур в тонких пленках.
2.2.1. Методы и средства атомносиловой литографии.
2.2.2. Модель локального анодного окисления с учетом протекания переменного тока в диэлекгрике.
2.2.3. Влияние взаимодействия острия иглы атомносилового микроскопа с поверхностью исследуемого объекта
на процесс локального окисления.
2.2.4. Влияния адсорбата воздуха на процесс окисления
2.2.4.1. Роль поверхности при измерении толщины
адсорбата воздуха.
2.2.4.2. Влияние электростатического взаимодействия в системе кантилевер адсорбаг металлическая пленка.
2.3. Локальное окисление проводящих пленок
2.3.1. Локальное анодное окисление в условиях контролируемой влажности окружающей среды.
2.3.2. Особенности окисление тонких пленок металлов
с несколькими степенями окисления.
2.4. Установка формирования наноструктур в проводящих пленках методом локального анодного окисления.
2.4.1. Устройство держателя образца
2.4.2. Интерфейс для обработки вольтамперных характеристик.
2.5. Формирование наноструктур с использованием локального анодного окисления тонких пленок
2.5.1. Технологический маршрут изготовления исследуемых наноструктур
2.5.2. Создание квазиодномерного проводника методом локального анодного окисления.
2.5.3. Развитие методов создания квантоворазмерных наноконтактов на основе локального окисления,
1 индуцированного током.
2.5.4. Размерные эффекты в квазиодномерных сужениях, созданных в тонких аморфных плнках.
Выводы по главе 2.
Глава 3. Планарные структуры наноэлсктроники на основе тонких проводящих пленок и их электрофизические характеристики.
3.1. Двухэлектродные планарные элементы наноэлекгроники.
3.1.1. Особенности проводимости наноструктур, сформированных в металлических пленках
3.1.2. Влияние температуры внешней среды и температурная стабилизация планарных структур.
3.1.3. Макеты двухэлектродных элементов на основе квазиодномерных проводников.
3.1.4. Определение характерной величины сечения квазиодномерного проводника
3.2. Трхэлекгродные планарные элементы наноэлекгроники.
3.2. Разработка матричного кристалла для создания планарных
активных элементов наноэлекгроники
3.2.2. Теоретические оценки полевого эффекта на основе пленок тугоплавких металлов
3.2.3. Особенности реализации полевого управления квазиодномерным каналом на основе танталовых пленок
3.2.4. Изменение проводимости квазиодномерных металлических проводов поперечным электрическим полем.
3.2.5. Вольтамнерные характеристики квазиодномерного
провода островкового типа.
3.3. Модуляция проводимости квазиодиомерного канала па основе
углеродных пленок
Выводы по главе 3.
Глава 4. Методы формирования Наноструктур па основе углеродных напотрубок и их контроля в СЗМ
4.1. Методы позиционирования углеродных напотрубок
на поверхности
4.1.1. Осаждение нанотрубок из коллоидных растворов.
4.1.1.1. Осаждение напотрубок из растворов спиртов
4.1.1.2. Осаждение нанотрубок из растворов поверхностноактивных веществ.
4.1.2. Зондоная интеграция нанотрубок на электродах.
4.1.3. Электрокинетический метод интеграции нанотрубок
4.1.3.1. Углеродная нанотрубка в электрическом поле.
4.1.3.2. Электрокинетическая интеграция наногрубок в
межэл ектро дное пространство.
4.1.3.3. Особенности высаживания углеродных наногрубок при электрофорезе в постоянном поле.
4.1.3.4. Электрофоретическая очистка от примесей
и сепарирование углеродных ианотрубок.
4.2. Визуализация углеродных нанотрубок с использованием методов атомносиловой микроскопии 1
4.2.1. Параметры работы АСМ при визуализации
панотрубок на подложках .
4.2.2. Деформация наногрубок на подложках.
4.2.3. Влияние взаимодействия иглы АСМ с нанотрубкой
на размеры наблюдаемых нанообъектов
4.2.4. Развитие бесконтактной емкостной микроскопии для исследования проводящих нанообъектов
на диэлекфических подложках.
4.2.4.1. Бесконтактная емкостная методика сканирующей
зондопой микроскопии в атмосфере воздуха
4.2А.2. Моделирование микроскопии индуцированного электрического ноля в приближении
точечного потенциала
4.2.4.3. Апробация методики на тестовых проводящих и диэлектрических объектах
4.2.4.4. Применение микроскопии индуцированного электрического поля для неразрушающего
контроля нанотрубок в электрических схемах
4.3. Углеродные наноструктуры, полученные при холодной десгрукции графита визуализация и особенности структуры
4.3.1. Атомносиловая микроскопия наноструктур
4.3.2. Сканирующая туннельная микроскопия наноструктур
4.3.2.1. Методологический аппарат изучения электрофизических свойств углеродных нанотрубок методами сканирующей туннельной микроскопии
4.3.2.2. Исследование отдельных углеродных нанотрубок в СТМ
4.3.2.3. Исследование хиральности для различных материалов углеродных нанотрубок
4.4. Тестовая структура на основе углеродных нанотрубок для оценки параметров поверхности зондов
сканирующих зопдовых микроскопов
4.4.1. Особенности визуализации нанотрубок кантилеверами с алмазоподобным углеродным покрытием.
4.4.2. Визуализация нанотрубок вольфрамовыми зондами АСМ
с пьезоэлектрическим преобразователем.
4.4.3. Модель взаимодействие острия СТМ зонда
с поверхностью углеродной нанотрубки
Выводы по главе 4.
Глава 5. Разработка конструктивных основ создания изделий
наноэлектроники на основе углеродных наногрубок
5.1. Базисный технологический маршрут формирования
кристалла для инт еграции углеродных нанотрубок.
I
5.2. Схемы измерения электрических свойств нанотрубок.
5.3. Электрические характеристики структур на основе нанотрубок
5.3.1. Проводимость планарных структур на основе нанотрубок
при комнатной температуре в малых и средних нолях.
5.3.2. Формирование полупроводникового канала проводимости
в пучках однослойных углеродных нанотрубок.
5.3.2.1. Атомная структура пучков углеродных нанотрубок
5.3.2.2. Удаление нанотрубок металлического типа из канала проводимости.
5.3.3. Полевой эффект в структурах на основе
углеродных нанотрубок
5.4. Реализация активных элементов электроники на основе .
углеродных нанотрубок
5.4.1. Параметры макета транзистора на основе пучка нанотрубок с преобладающим полупроводниковым
каналом проводимости
5.4.2. Низкочастотный полевой эффект в транзисторах на
основе углеродных наногрубок.
5.4.3. Логические ключи на основе сеток пучков однослойных углеродных нанотрубок.
5.4.3.1. Реализация инвертора с линейной нагрузкой на основе внешнего резистора.
5.4.3.2. Реализация инвертора с нелинейной нагрузкой на основе двух интегрированных ОСНТ транзисторовттипа
5.5. Методы улучшения и стабилизации контакта
нанотрубка металл
5.5.1. Токовая активация миграции атомов в интерфейсной
фазе золото нанотрубка.
5.5.2. Формирование углеродных контактов в качестве
токоподводящих электродов
5.5.3. Выбор диэлскгрического покрытия структур на основе пучков углеродных нанотрубок
и исследование радиационных свойств.
5.6. Механизмы токового транспорта в структурах
на основе нанотрубок.
5.6.1. Формирование контакта между металлом и нанорубкой.
5.6.2. Изгиб нанотрубок на контактах
5.6.3. Одномодовый транспорт в нолевом транзисторе
с бар,ером Шоггки на основе углеродных нанотрубок
Выводы по главе 5.
Глава 6. Углеродные нанотрубки в функциональных приборах иаиоэлектроники.
6.1. Факторы окружающей среды, воздействующие
на функциональные приборы на основе углеродных нанотрубок.
6.1.1. Влияние температуры на электрические свойства структур
на основе углеродных ианотрубок.
6.1.1.1. Структуры нарсново многослойных углеродных нанотрубок
6.1.1.2. Структуры на основе сеток однослойных углеродных нанотрубок
6.1.1.3. Структуры на основе ианотрубок
полупроводникового типа
6.1.2. Изменение элскгричееких характеристик структур
на основе углеродных напотрубок при контролируемом изменении влажности воздуха.
6.1.2.1. Исследование транспортных свойств пучка ОСУНТ
в среде с контролиру емой влажностью.
6.1.2.2. Особенности транспортных свойств структур
на основе сеток углеродных нанотрубок, высаженных
из 1АВ и меюдом электрофореза.
6.2. Разработка сенсорных структур на основе углеродных нанотрубок и исследование их.харакгеристик
в различных химически активных средах
6.2.1.Чувствительность структур на основе сеток пучков углеродных нанотрубок к изменению концентрации аммиака в атмосфере.
6.2.1.1. Исследование особенностей чувствительности структур на основе нанотрубок к изменению концентрации
аммиака в атмосфере.
6.2.1.2. Механизмы чувствительности структур на основе нанотрубок к изменению концентрации аммиака
в атмосфере.
6.2.2. Структуры на основе углеродных нанотрубок
в атмосфере паров спиртов.
6.2.2.1. Чувствительность структу р на основе углеродных пленок к изменению концентрации паров этанола и 2пропанола
6.2.2.2. Особенности проводимости канала ОСНТтранзистора
в парах 2пропанола.
6.2.3. Химические сенсоры на основе пучков углеродных нанотрубок для обнаружения низких
концентраций молекул хлора в атмосфере
6.2.4. Схема токового согласования для интеграции сенсора в портативные средства мониторинга параметров окружающей среды.
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Для цепочек, имеющих молекулярные поперечные размеры, принципиальным будет размерное поперечное квантование, которое приведт к заметным запретам на рассеяние электронов, переносящих ток. Сопротивление молекулярных мостиков слабо менялось вплоть до расстояний 6 0. При прочих неизменных условиях длина мостиков определялась заданным напряжением током между электродами. На рисунке 1. Волыамперные характеристики участка цепи, состоящего из полированной подложки нержавеющая сталь, капли эпоксидной смолы и зонда из вольфрамовой проволоки практически не различаются при зазорах между электродами 1 нм и 0 нм. После полимеризации эпоксидной смолы с помощью отвердителя ПЭПА полиэтиленполиамин сопротивление участка цени оставалось неизменным в области нескольких Ом. Оценка величины сопротивления отдельной молекулярной цепочки по ступенькам переключения цепи в низкоомной области, когда практически подключены все молекулярные цепочки в канале проводимости, давало величину г 1,2 0,3 Ом. Это значение совпадает с величиной квантового сопротивления яге 1, Ом. Однако следует отметить, что наблюдались в этой области и отдельные ступеньки изменения сопротивления,
имеющие величину меньше кванта проводимости. В настоящее время развиваются планарные методы формирования одномерных проводников с использованием усовершенствованных методик зондовой микроскопии , и электрохимического осаждения из растворов солей металлов . Современный уровень традиционной ультрафиолетовой литографии, обеспечивающий промышленное производство транзисторов с шириной затвора нм подходит к своему технологическому пределу . Экстремальные размеры, вил от, до нм, которые ожидают ведущие корпорации мира к году, достигаются за счт использования сложнейших методов, таких как иммерсионная литография или фазовые маски, позволяющие вс еще находиться в диапазоне длины волны излучения 3 нм . Процесс традиционной литографии состоит из следующих шагов. Кремниевая подложка покрывается радиационночувствительным материалом, называемым резист. Резист облучается в необходимых участках электронами, фотонами или ионами. Резист химически модифицируется. В случае позитивного резиста, экспонированный резист может быть растворен, оставляя
I
неэкспонированные участки. Для негативного резиста наоборот. Оставшийся резист создает маску для дальнейших технологических процедур, включая
осаждение материала, окисление или отжиг. Эги шаги повторяются несколько раз, тем самым создается сложное устройство. Стандартная методика это оптическая литография с длинами волн в ультрафиолетовом диапазоне. Основное предположение состой i в том, что оптическая литография с использованием жесткого ультрафиолета ,5 нм достигнет своего предела в недалеком будущем к году, в связи с чем. Ниже будут описаны некоторые наиболее популярные методики в технологии наноэлектроники электроннолучевая
литография и ионнолучевая литография. Электроннолучевая литография ЭЛЛ существенно отличается от оптической литографии. Вместо фотонов ЭЛЛ основана на электронах с высокой энергией юВ, которые фокусируются в точку I. Ограничение дифракции может быть достигнуто на атомном уровне. Кроме того, не используется никакой маски, и электронный луч движется поперек поверхности, прямо модифицируя резист наиболее часто в качестве резиста используется поли метил метакрилат ПММА. Электроннолучевая литография это методика последовательного выполнения, что подразумевает чрезвычайно низкую скорость. Наконец, процесс
литографии должен выполняться в вакууме, делая всю методику сложной и дорогостоящей. Фундаментальная проблема ЭЛЛ эго рассеяние электронов на подложке и резисте, приводящее к расширению пучка электронов. Этот эффект может быть преодолен при использовании очень тонких подложек или при использовании электронов с низкой энергией 1кэВ. Недостаток состоит в том, что электроны с низкой энергией трудно фокусировать, а глубина проникновения низка примерно 1 Онм для 1кэВ, что приводит к необходимости использования новых, более тонких слоев резиста. Несмотря на технологические сложности, ЭЛЛэто потенциальный преемник настоящей оптической липирафни 1.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.233, запросов: 229