Формирование и электрические свойства планарных элементов на основе металлических и углеродных пленок наноразмерных толщин

• Автор: Булатов, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 106 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Оглавление
Введение

Глава 1. Тенденции в формировании планарных квазиодномерных проводников

1.1. Типы квазиодномерных проводников.

1.2. Основные методы формирования планарных структур

1.3. Развитие методов формирования одномерных проводников с использованием атомносилового микроскопа

1.4. Локальное анодное окисление ЛАО поверхностей.

1.5. Различные макеты одномерных, структур созданных

методом ЛАО.

1.5.1. Гетероструктуры с квантовой ямой.

1.5.2. Одноэлектронный транзистор.
1.5.3. Устройства с квантовыми точками
1.5.4. Структуры с туннельными барьерами на основе металлических проводников
Выводы по главе 1
Глава 2. Разработка методик формирования планарных элементов на основе квазиодномерных проводников с использованием локального анодного окисления.
2.1. Влияния адсорбата воздуха на процесс окисления.
2.1.1. Разработка методики измерения толщины адсорбата воздуха на поверхностях различных объектов
2.1.2. Влияние электростатического взаимодействия в системе кантилевер адсорбат воздуха металлическая пленка на локальное окисление
2.1.3. Локальное анодное окисление в условиях контролируемой
влажности окружающей среды.
2.2. Создание квазиодномерного проводника методом локального анодного окисления.
2.2.1. Окисление на примере титановых пленок
в контактном режиме
2.2.2. Окисление наносужений, инициированное током.
2.2.3. Электрические свойства сформированных наноконтактов
Выводы по главе 2.
Глава 3. Создание и исследование планарных
элементов наноэлектроники.
3.1. Разработка методики формирования тестового кристалла
3.2. Модуляция проводимости квазиодномерного канала внешним полем на основе танталовых пленок.
3.2.1. Теоретические оценки полевого эффекта
на основе танталовых пленок
3.2.2. Особенности реализации полевого управления квазиодномерным каналом на основе танталовых пленок.
3.2.3. Изменение проводимости квазиодномерных металлических проводов поперечным электрическим полем.
3.2.4. Вольтамперные характеристики и управление проводимостью
квазиодномерного провода островкового типа.
3.3. Модуляция проводимости квазиодномерного проводника
на основе углеродных пленок
Выводы по главе 3.
Заключение.
Благодарности
Список сокращений.
Список литературы


Каждый из данных проводников имеет свои достоинства и недостатки. Свойства данного вида нанопроводников необычны и во многом уникальны. В зарубежных публикациях постоянно появляются работы, связанные с обнаружением новых свойств или созданием уникальных приборов на основе тех или иных видов металлических наносужений. В области электроники ведутся работы по созданию замещающих элементов и аналогов диодов на их основе. За последние десять лет были развиты технологические приемы создания нанопроводов и наносужений с поперечным диаметром канала до 1 нм. Основным методом создания тонких перемычек в металлических проводах стало использование сканирующих туннельных микроскопов. При этом канал формировался вертикально между иглой микроскопа и подложкой (или другой иглой). Недостатком данного типа формирования является невоспроизводимость результатов, а также невозможность реализации третьего электрода затвора, и проблемы при интеграции в более сложные структуры. Решением проблемы стало использование кантилеверов сканирующих атомно-силовых микроскопов, позволяющих модифицировать поверхность планарных структур, в том числе и тонких пленок, на поверхности подложек. Развитие индустриальной субмикронной технологии на основе новых материалов, станет возможным только после скрупулезной отработки методов получения структур и рабочих элементов в лабораторных условиях. Поэтому необходимость разработки надежной и воспроизводимой технологии формирования подобных элементов, всестороннего изучения параметров функционирования, а также усовершенствования методов зондовой микроскопии для исследования объектов наноэлектроники при решении более широкого круга задач определяет актуальность данной диссертационной работы. Целью диссертационной работы являлась разработка методик формирования планарных элементов наноэлектроники на основе металлических и углеродных квазиодномерных нанопроводов, исследование их электрофизических свойств и создание макетов функциональных устройств на их основе. S провести анализ механизмов электропроводности в квазиодномерном канале. S Доказана возможность создания квазиодномерных проводников из различных анодируемых металлических и углеродных пленок, проводимость которых управляется внешним поперечным электрическим полем при комнатных температурах. Предложена методика определения толщины адсорбата воздуха на поверхности различных пленок. Установлены закономерности модуляции проводимости планарных структур на основе квазиодномерных проводников. Полученные экспериментальные результаты и разработанные методики подтверждаются известными теоретическими моделями и экспериментальными результатами других авторов. Теоретическая значимость исследования состоит в выявлении закономерностей проводимости планарных структур на основе металлических квазиодномерных проводников. Основные положения и выводы, содержащиеся в диссертации, могут быть использованы при дальнейшем развитии теории электронного транспорта элементов на основе металлических проводников. Практическая значимость исследования состоит в том, что полученные результаты могут быть применены в процессе создания новой элементной базы наноэлектроники. Кроме того, результаты исследования используются в преподавании курсов «Основы зондовой микроскопии» и «Основы зондовых нанотехнологий». Основные научные положения. Закономерности формирования квазиодномерных проводников методом JIAO от материала кантилеверов, относительной влажности воздуха и от силы электростатического взаимодействия в системе зонд-адсорбат-анодируемый металл. Закономерности модуляции проводимости квазиодномерных проводников во внешнем поперечном электрическом поле. Методика определения толщины адсорбата воздуха на поверхности подложек из различных материалов. Society of photo-optical instrumentation engineers (SPIE)” - 1. В основу диссертации легли результаты исследований, выполненных автором на кафедре «Квантовой физики и наноэлектроники» и в учебнонаучном центре зондовой микроскопии и нанотехнологий Московского государственного института электронной техники.