2.6 納米器件工藝概論

1、2.6 納米器件工藝概論,在納米器件領(lǐng)域內(nèi)采用的主要加工技術(shù)是激光、x線、離子束和電子束等技術(shù)。,A. 三束離子,電子束曝光技術(shù)：掃描電子束的直徑可達(dá)5nm (通過提高電子顯微鏡的加速能量來實(shí)現(xiàn))；曝光分辨率在采用有機(jī)感光膠 時(shí)可達(dá)10nm, 這已經(jīng)實(shí)用化了。如果采用無機(jī)感光膠和STEM系統(tǒng), 曝光分辨率甚至可以達(dá)到1nm。 離子束曝光技術(shù)：聚焦離子束的直徑可達(dá)8nm；曝光分辨率可達(dá)8nm 。 利用STM：細(xì)小探針可實(shí)現(xiàn)對原子、分子的直接操縱, 可改造和控制表面；分辯率可達(dá)到0.1nm (橫向) 和0.01nm (縱向)。雖然該技術(shù)對器件的制造無太大的實(shí)用價(jià)值, 但是對人工表面的研究, 對新現(xiàn)

2、象、新器件的研究, 具有重要的意義。,B.采用電子束曝光或電子束刻蝕技術(shù)來制作量子結(jié)構(gòu),KOH對Si具有較好的各向異性腐蝕性質(zhì)： 當(dāng)Si是(110)面時(shí), 對方向的線條, 可得到垂直的斷面。 當(dāng)Si是(100)面時(shí), 可腐蝕出臺形的斷面。,C.采用聚焦離子束（FIB）加工技術(shù)來制作量子結(jié)構(gòu),D.采用掃描隧道顯微鏡 (STM) 技術(shù)來制作量子結(jié)構(gòu),應(yīng)用探針一個(gè)一個(gè)地提起物理吸附在表面上的原子 (通過原子之間力的作用)。 應(yīng)用探針 (其上加有脈沖電壓) 一個(gè)一個(gè)地拔取表面層的原子 (基于電場蒸發(fā)原理)。 應(yīng)用探針 (加有脈沖電壓) 一個(gè)一個(gè)地去掉化學(xué)吸附在表面上的原子 (基于隧穿電子引起化學(xué)反應(yīng)的

3、腐蝕作用)。,STM單原子操縱和納米加工技術(shù),STM的針尖可以成像，可以操縱表面上的原子或分子。 （1）針尖下移，使針尖頂部的原子和表面上的原子的“電子云”重疊，有的電子為雙方共享，就會產(chǎn)生一種與化學(xué)鍵相似的力，以操縱表面上的原子。 （2）針尖和表面之間加上一定的能量，如電場蒸發(fā)，電流激勵(lì)，光子激勵(lì)等能量方式來有效地操縱表面原子。,STM原子操縱與蝕刻,硅111面77原子重構(gòu)象,STM技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合起來而實(shí)現(xiàn)納米結(jié)構(gòu),H2O作為電解質(zhì)，利用陽極氧化技術(shù)， STM探針把Ti膜氧化成TiOx，可作出10nm寬的TiOx線。TiOx具有較小于TiO2的，較小 （減小電容）。,第二章 作業(yè) 1.久保理論包含的內(nèi)容是什么？為什么在低溫下，熱的漲落很難改變納米微粒的電中性？ 2.納米金屬微粒由導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣體的條件是什么？ 3.試比較納米微粒的量子尺寸效應(yīng)和小尺寸效應(yīng)。 4.什么是庫侖堵塞效應(yīng)？觀察到庫侖堵塞和量子隧穿的條件是什么？為什么隧道結(jié)的等效電阻R必須大于量子電阻(26k)? 5.什么是宏觀量子隧穿效應(yīng)?試舉例說明。 6.畫出單隧道結(jié)堵塞與隧穿的I-V曲線、I-t曲線和V-t曲線，標(biāo)出堵