硅基单电子晶体管的制备

硅基单电子晶体管是一种极具潜力的新型量子器件。大多数硅基单电子晶体管的制备方法可以很好地与主流的CMOS工艺兼容。介绍了硅基单电子晶体管一些典型的具体制备工艺和方法以及该领域近年来的研究热点。     

单电子晶体管悄然兴起

纳米器件与单电子晶体管所谓纳米科技是指在纳米尺度(0.1一100nm)范围内研究物质(包括原子、分子的操纵和安排)的特性和相互作用以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。国际纳米科学与技术常设委员会将纳米科技分成6个主要部分,纳米电子学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米机械学和纳米表征测量学。纳米电子学被列为其首要部分是因为它与当前在科技和生产中起重要作用的微电子有密切关系。美国制定的《国家纳米技术战略》以纳米电子学为主攻方向。纳米电子学     

硅单电子晶体管的制造及特性

报道了采用电子束光刻、反应离子刻蚀及热氧化等工艺,在p型SIMOX(separation by implanted oxygen)硅片上成功制造的一种单电子晶体管.特别是,提供了一种制造量子线和量子点的工艺方法,在器件的电流-电压特性上观测到明显的库仑阻塞效应和单电子隧穿效应.器件的总电容约为9.16aF.在77K工作温度下,也观测到明显的电流-电压振荡特性.     

硅单电子晶体管的制造及特性

报道了采用电子束光刻、反应离子刻蚀及热氧化等工艺,在p型SIMOX(separation by implanted oxygen)硅片上成功制造的一种单电子晶体管.特别是,提供了一种制造量子线和量子点的工艺方法,在器件的电流-电压特性上观测到明显的库仑阻塞效应和单电子隧穿效应.器件的总电容约为9.16aF.在77K工作温度下,也观测到明显的电流-电压振荡特性.     

纳米结构制备及硅单电子晶体管的研究

介绍了用电子束光刻、反应离子刻蚀方法制备硅量子线和用电子束光刻、电子束蒸发以及剥离技术制备纳米金属栅的工艺方法;用这种工艺在p型SIMOX硅片上成功制造了一种单电子晶体管;在器件的电流电压特性上观测到明显的库仑阻塞效应和单电子隧穿效应以及在固定的Vds电压下,源漏电流(Ids)随栅极电压(Vgs)变化的一系列周期变化的电流振荡特性.     

单电子晶体管研究进展

文章介绍了单电子晶体管的产生背景、工作原理、最新的制备工艺、计算机数值模拟和存在的问题，并对其应用前景进行了展望。     

单电子晶体管研究进展

在简单介绍了单电子晶体管 (SET)的工作原理后 ,综述了 SET在制造和应用方面的研究进展。     

高增益调节系数硅单电子晶体管的输运特性

为了增强单电子晶体管中栅极和沟道量子点之间的耦合度,提高增益调节系数,发展了结合预制控制栅、电子束直写、各向异性腐蚀和热氧化的制备工艺.在室温下对器件的电学特性进行测量,观察到了典型的库仑振荡效应和负微分电导效应.基于量子点能级分立模型,分析了器件的输运原理,重点研究了强耦合作用对器件输运性质的影响.研究表明,通过控制量子点的热氧化时间,将器件量子点尺寸减小到7.6nm,增益调节系数提高到0.84.     

单电子晶体管用于电荷检测的研究

单电子晶体管可用作超灵敏电荷计进行高灵敏电荷检测。首先建立了单电子晶体管电荷检测的电路模型,阐释了其电荷检测机制;然后利用COMSOL和MATLAB软件对检测过程进行了模拟研究,分析了不同电荷量和检测距离时单电子晶体管库仑岛的电势,并研究了电荷量、检测距离及电荷间静电耦合对单电子晶体管电导的影响。结果表明,单电子晶体管电荷检测时工作点和检测距离决定其电荷检测的量程,最佳检测距离应设置在电导-距离曲线的斜率最大处。     

点接触平面栅型硅单电子晶体管

设计了点接触平面栅型硅单电子晶体管,利用自对准技术实现了点接触平面栅,并通过给平面栅施加偏压实现了量子点。讨论了点接触平面栅型单电子晶体管与其通道宽度和平面栅上电压的关系。对一个具有70nm宽通道的器件,先在其表面栅上施加很小的正偏压,然后又在其平面栅上施加负偏压耗尽通道,最终的研究结果显示在通道中形成了单个量子点。     

单电子晶体管的蒙特卡罗模拟及宏观建模(英文)

以单电子晶体管为研究对象,系统阐述了库仑阻塞、库仑台阶、单电子隧穿等物理现象的产生机理。微观模拟与宏观建模相结合,着重介绍了如何用蒙特卡罗方法和Matlab相结合对上述各种物理现象进行数值模拟,同时对单电子晶体管进行宏观电路等效,用一些常用元器件进行宏观建模。采用强大的模拟集成电路软件Hspice进行分析模拟,大大减少了计算及仿真时间。通过分析比较,两者曲线得到了较好的吻合,直观地反映了单电子晶体管的电学特性,为进一步研究复杂系统提供了理论依据。     

高增益调节系数硅单电子晶体管的输运特性

为了增强单电子晶体管中栅极和沟道量子点之间的耦合度,提高增益调节系数,发展了结合预制控制栅、电子束直写、各向异性腐蚀和热氧化的制备工艺.在室温下对器件的电学特性进行测量,观察到了典型的库仑振荡效应和负微分电导效应.基于量子点能级分立模型,分析了器件的输运原理,重点研究了强耦合作用对器件输运性质的影响.研究表明,通过控制量子点的热氧化时间,将器件量子点尺寸减小到7.6nm,增益调节系数提高到0.84.     

单电子晶体管及其SPM加工方法

在电子技术领域,高度集成化是人们不断追求的目标,纳米电子器件迎合了人们的这种需要,将逐步取代微电子器件成为芯片的主要单元。单电子器件以其高效、高功能、高速、低耗(可在常温下工作)、高集成化及经济可靠等优点受到了人们的广泛重视。纳米电子器件具有纳米量级,因而许多科研人员都致力于寻求一种良好的加工方法。SPM电场诱导氧化方法以其简单性和低成本越来越受到人们的广泛重视。主要介绍了单电子晶体管(SET)的结构及基本原理,着重介绍了大气状态下用SPM电场诱导氧化加工的制作原理。     

纳米结构制备技术

随着纳米加工技术的发展,纳米结构器件必将成为将来的集成电路的基础.本文介绍了几种用电子束光刻、反应离子刻蚀方法制备硅量子线、量子点和用电子束光刻、电子束蒸发以及剥离技术制备纳米金属栅的工艺方法;用这种工艺方法在P型SIMOX硅片上成功制造的一种单电子晶体管,在其电流电压-特性上观测到明显的库仑阻塞效应和单电子隧穿效应.     

A sensitive charge scanning probe based on silicon single electron transistor

Single electron transistors（SETs） are known to be extremely sensitive electrometers owing to their high charge sensitivity. In this work, we report the design, fabrication, and characterization of a silicon-on-insulatorbased SET scanning probe. The fabricated SET is located about 10 m away from the probe tip. The SET with a quantum dot of about 70 nm in diameter exhibits an obvious Coulomb blockade effect measured at 4.1 K. The Coulomb blockade energy is about 18 me V, and the charge sensitivity is in the order of 10^-（5）–10（^-3）e/Hz^1/2. This SET scanning probe can be used to map charge distribution and sense dynamic charge fluctuation in nanodevices or circuits under test, realizing high sensitivity and high spatial resolution charge detection.