Lateral Field Effect Devices for Room Temperature Silicon Nanoelectronics

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2005
Major/Subject
Fysiikka
Mcode
Tfy-3
Degree programme
Language
en
Pages
iv + 72 s. + liitt. 6
Series
Abstract
Huoneenlämpötilassa toimiville nanokomponenteille kehitettiin SOI-kiekkoihin perustuva valmistusprosessi. Pohjana käytettiin aikaisemmin kehitettyä IC-prosessia. Komponentit kuvioitiin elektronisuihkulitografialla, jota seuraavassa Cl2-plasmaetsauksessa käytettiin SiO2-kovamaskia pystysuorien seinämien aikaansaamiseksi 50 nm leveisiin rakoihin. Komponentit perustuvat MOSFETin toimintaan. Hilajännite muokkaa kanavan vyörakennetta joko sallien tai estäen komponentin läpi kulkevan virran. Komponenttigeometriasta johtuen virtaa ei kulje ilman hilajännitettä, joten pn-liitoksia ei tarvita. Transistorien (FET) lisäksi valmistettiin ohueen SOI kerrokseen etsattuun epäsymmetriseen kanavaan perustuvia nanokytkimiä (SSD, nielujännite toimii myös hilajännitteenä), joiden I-V-käyrä on vastaavanlainen kuin diodilla. Näitä komponentteja käyttäen valmistettiin mittausten ja simulaatioiden pohjalta loogisia portteja. Etuna perinteisiin piireihin nähden on, ettei yksittäisten komponenttien välisiin kytkentöihin tarvita ylempien kerrosten kautta kulkevia langoituksia. Tutkittiin piin seostuksen ja komponenttigeometrian muutosten vaikutuksia komponenttien virta-jännite-käyttäytymiseen. Komponenttien ominaisuuksia parannettiin seostuksen avulla. Seostusatomien käyttäytyminen Si-SiO2-rajapinnalla pienentää kanava-alueen efektiivistä seostusta. Tämä lisää kanavan vastusta kuljetuksen perustuessa aukkojen liikkeeseen, mikä parantaa kanavan jänniteohjausta. Työn perusteella sivusuuntaiseen kenttävaikutukseen perustuvia kapeakanavaisia (noin 50 nm) ja noin 1 µm pituisia komponentteja voidaan käyttää diodeina ja transistoreina huoneenlämpötilassa. Myös niiden käyttö monimutkaisempien tiedonkäsittely-yksiköiden rakentamiseen vaikuttaa mahdolliselta.
Description
Supervisor
Saarinen, Kimmo
Thesis advisor
Ahopelto, Jouni
Keywords
SSD, SSD, field effect devices, kenttävaikutuskomponentit, nanoelectronics, nanoelektroniikka
Other note
Citation