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     

集成化单电子器件研究进展

传统MOSFET结构正以较快的发展速度接近其物理极限,而单电子器件将成为新型的高性能集成化器件结构。本文采用量子点及其库伦阻塞效应等概念对单电子器件的工作原理进行了系统分析,并介绍了单电子器件在存储器和高灵敏度静电计方面的应用,最后指出了单电子器件的新发展方向及所面临的问题。     

单电子器件的Monte Carlo模拟

文章介绍了一种利用正统理论与Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法模拟单电子隧穿器件的程序。该程序可模拟电子通过包含小隧道结、电容和理想电压源的电路的输运过程。利用该程序,对单库仑岛和多库仑岛的单电子晶体管（ＳＥＴ）系统进行了模拟。     

单电子存储器

介绍了单电子存储器的发展情况和几种单电子存储器的基本特性,并将库仑阻塞效应作为存储器工作的理论基础进行了讨论。随着传统存储器集成度的不断提高,每个存储单元的电子数目不断减少,并逐渐接近其极限,使传统存储器的发展面临困难。采用单电子存储器有望解决这个困难,它们通常具有单个量子点或者是多隧穿结结构,存储一个比特的信息只需要精确控制增加或者减少一定数目的电子就可以实现。单电子器件的工作通常只需要很少的电子甚至一个电子就可以实现,具有高速和低功耗的特点,因此可以实现信息超高密度存储。与单电子逻辑电路相比,单电子存储器更容易解决随机背景电荷涨落的问题,因此从实际应用的角度来看,单电子存储器的应用前景更为光明。     

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。     

单电子器件

单电子器件作为新一代器件──量子效应器件中的重要一类，其研究工作已愈来愈被人们重视。本文对这一工作进行了较全面的回顾，同时也讨论了库仑抑制等基本效应，这是此类器件的设计基础。分析了制备单电子器件的关键技术，并简要介绍了器件的潜在应用前景及目前的研制动态。     

单电子效应及其应用

本文总结了单电子器件的工作，同时也读者论坛了作为此类器设计基础的库仑阻塞效应。分析了制备单电子器件的关键技术，并介绍了器件的应用前景及目标研制动态。     

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。     

单电子晶体管及其工艺制作技术

基于库仑阻塞效应和量子尺寸效应工作的单电子晶体管(SET)由于具有超小器件尺寸、超低功耗、超低工作电流和超高工作频率等特点,受到人们的重视和深入研究。本文通过简要介绍SET的器件结构、原理和特性,分析了实现SET的关键因素,回顾和评述了SET制作技术的进展及前景。     

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。     

硅基单电子晶体管的可控制备

采用电子束曝光、感应耦合等离子体刻蚀和热氧化等工艺技术,通过独特的图形反转设计,即在电子束曝光时采用负的曝光图形,并以电子束曝光的光刻胶作为掩膜进行干法刻蚀,通过后续的干法热氧化等工艺,在磷离子重掺杂的绝缘体上硅基底上成功地制备出单电子晶体管。该方法具有高精度、结构可控、可重复和加工成本低的优点,可作为一种批量制备单电子晶体管的工艺技术。所制备的单电子晶体管在2.6 K到100 K的温度范围内呈现出明显的库仑阻塞效应,导通电阻小于100 kΩ。该单电子晶体管将成为高速、高灵敏度射频电路的关键器件。     

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.     

单电子晶体管的制备、集成与电路研究

我们制备出了高温Si单电子晶体管,研究了单电子晶体管的集成原理,实现了14个单电子晶体管的串联集成和2个单电子晶体管的并联集成。同时也研究了单电子晶体管与传统高迁移率晶体管的集成和技术,发现可用单个电子来调控传统晶体管的栅对源漏极电流的控制能力（跨导）,利用单电子晶体管的集成方法,建立了对电荷超敏感的探测技术（包括超敏感的库尔计）,实现了单电子存储器中的单电子过程的探测,并设计了一种新型的多值存储器。