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.     

电容耦合三结高温超导单电子晶体管数值模拟

基于单电子隧道效应的半经典模型，研究了电容耦合三结高温超导单电子晶体管的基本方程，分析了其I－V特性，并对两结和三结高温超导单电子晶体管的特性进行了比较。结果表明，单电子晶体管的特性与常规晶体管有很大的差别，且三结高温超导单电子晶体管比两结高温超导单电子晶体管有更高的灵敏度和更强的抗电磁干扰能力。     

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.     

电容耦合互补型单电子晶体管逻辑单元的数值模拟

根据单电子系统半经典模型 ,采用蒙特卡罗法单电子模拟程序对电容耦合的类 CMOS单电子逻辑单元在不同参数条件下的转移特性进行数值模拟。这种模拟器的物理内涵是通过建立n沟单电子晶体管 (SET)开关单元、p沟 SET开关单元以及互补型 SET开关单元的电容电压电荷方程 ,然后根据隧穿前后系统自由能的变化来确定系统的隧穿率 ,建立电流 -电压方程来决定开关特性而得到的。     

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。     

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。     

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。     

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.     

单电子器件

综述了单电子器件的研究进展,包括单电子器件的简要历史、研究现状、基本理论、工作性能及制作工艺,并且深入讨论了本领域今后的发展方向。     

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。     

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。     

用以制备单电子晶体管的2DEG结构的设计

在一定的边界条件近似下,通过联立求解泊松和薛定谔方程,利用电荷控制模型对赝型高电子迁移率器件(p-HEMT)进行了模拟,分析了器件中二维电子气的面密度n、6面掺杂层距离表面层厚度d1和距离二维电子气厚度d2对器件特性的影响,并讨论了这些结构参数的优化,为制备高温、稳定和有应用前景的单电子晶体管器件提供了依据.     

Design, fabrication and operation of a hot electron resonant tunneling transistor

Transistors employing resonant tunneling injection of hot electrons into a thin quantum well base region have been fabricated. The base region in these transistors is formed by a narrow bandgap material like InGaAs so that the first level is a confined one lying below the Fermi level in the contact regions. This results in charge transfer into the bound state in the quantum well thus allowing independent control of the base electrostatic potential. Theoretical calculations showing the importance of various device parameters in the design of a resonant tunneling transistor are presented and preliminary results showing the capability of transistor action in such devices are presented.     

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.     

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.