場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)
研制納米晶體管,最便當(dāng)?shù)耐緩绞窃谠泄栉⒚證MOS 晶體管基礎(chǔ)上,采用新技術(shù)和新材料進(jìn)行革新[8]。而利用摻雜硅納米線可以制備性能優(yōu)良的FET,Cui 等對(duì)采用直徑10~20 nm 的硅納米線制成的FET 進(jìn)行了研究,具體制備過(guò)程如下:將硅納米線沉積到600 nm 厚的氧化硅襯底上,硅納米線與襯底的電子接觸點(diǎn)分別與源-漏電極相連接,采用EB 工藝將源-漏電極分開(kāi)800~2 000nm 的距離,隨后在源-漏電極上沉積厚度50 nm 的Ti和Au 以增強(qiáng)導(dǎo)電性,再在H2、He(H2 占10%)混合氣體中于300~600℃快速退火3 min 以鈍化Si-SiOx界面.熱退火和表面鈍化過(guò)程都可以增強(qiáng) FET 的平均跨導(dǎo)及載流子遷移率,科建納米粘磚王多少錢(qián),平均跨導(dǎo)從45 nS 增加到800 nS,峰值2 000 nS,平均遷移率從30 cm2/(V·s)增加到了560 cm2/(V·s),納米粘磚王好不好,峰值1 350 cm2/(V·s),這些研究結(jié)果比目前硅FET 的性能好得多。載流子遷移率是電子穿越材料容易程度的量度標(biāo)準(zhǔn),增大的載流子遷移率會(huì)提高晶體管的工作頻率,證明硅納米線FET 可以作為構(gòu)造單元用于納米電子器件中。
單電子探測(cè)器
單電子探測(cè)器的電路中包含多重隧道結(jié)(MTJ),MTJ 將電子轉(zhuǎn)移到或離開(kāi)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn),用相連的單電子隧道晶體管(SETTs)可以同時(shí)地計(jì)算移動(dòng)到或離開(kāi)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的電子。
Stone 等采用磷摻雜硅納米線對(duì)單電子探測(cè)器進(jìn)行了研究,具體制備過(guò)程為:首先用磷摻雜硅納米線制得了兩個(gè)單電子晶體管,其中納米線中的摻雜元素磷形成了導(dǎo)電島和MTJ,然后采用光刻與EB 技術(shù)將包含相互連接及成鍵區(qū)域的電路集中在SOI 晶片上,晶片包含三部分:中部為磷摻雜濃度1×1019cm–3、厚度40 nm 的硅納米線層,底部為硅襯底,以350 nm厚的氧化層隔開(kāi),頂部為SiO2 保護(hù)層。將金屬氣化并噴濺成膜后,采用RIE 技術(shù)將SOI 晶片移至硅襯底,為了減少納米線的交叉結(jié),再用氧化物鈍化此器件,單電子存儲(chǔ)元件利用摻雜硅納米線的庫(kù)侖阻塞效應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)單電子存儲(chǔ)元件的制備,目前已經(jīng)制得了數(shù)種單電子存儲(chǔ)元件,電子到達(dá)接近傳導(dǎo)通路的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)后晶體管的電壓發(fā)生了變化。Stone 等采用與CMOS 相似的工藝制備了包含重磷摻雜硅納米線的單電子存儲(chǔ)元件,由于器件中材料的不均勻分布在導(dǎo)電島間形成了大量隧道勢(shì)壘,所以這種器件當(dāng)溫度大于4.2 K 時(shí)具有良好的庫(kù)侖阻塞性能。具體制備過(guò)程如下:制備MTJs 的硅納米線直徑約50 nm、長(zhǎng)500 nm。SOI 晶片上部為40 nm 厚的硅層,底部為硅襯底,中間被350 nm 厚的氧化層隔開(kāi),最頂部為20 nm 厚的氧化保護(hù)層,其中注入深度達(dá)40nm 的硅層的磷摻雜濃度為1×1019cm–3。采用EB及RIE 技術(shù)在SOI 襯底上制得了集成電路芯片,并在芯片上涂了200 nm 厚的光刻膠保護(hù)層,電子束直徑小于10nm 的高分辨電子束蝕刻系統(tǒng)用于限制光刻膠上的電路,RIE 用于將電路移至SOI 晶片上,隨后再用EB 工藝將電路連接到電子接觸元件上。為了增強(qiáng)絕緣性能及防止納米線尺寸小于蝕刻尺寸,將芯片于溫度為1 000℃、干燥氧化氣氛中氧化15min 后除去表面氧化層,并將鋁氣化形成400 nm厚的鋁層以便芯片具有良好的歐姆接觸性能。殺菌機(jī)理
ZXL-001納米二氧化鈦具有很強(qiáng)的光催化殺菌作用。通過(guò)對(duì)納米TiO2光催化殺滅革蘭氏陰、陽(yáng)性細(xì)菌的致死曲線進(jìn)行對(duì)比、常規(guī)培養(yǎng)驗(yàn)證和透射電鏡觀察得出結(jié)論:納米TiO2光催化滅菌首先是從細(xì)菌細(xì)胞壁開(kāi)始,其產(chǎn)生的自由基能破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu),使細(xì)胞壁斷裂、破損,質(zhì)膜解體,然后進(jìn)入胞體內(nèi)部破壞內(nèi)膜和細(xì)胞組分,使細(xì)胞質(zhì)凝聚,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物溢出,可出現(xiàn)菌體空化現(xiàn)象。從而證實(shí)了納米TiO2的抑菌機(jī)理是在光催化作用下,納米TiO2禁帶上的電子由價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶,在表面形成高活性的電子-空穴對(duì),并進(jìn)一步形成·OHˉ、 ·O2ˉ、·OOHˉ通過(guò)一系列物理化學(xué)作用破壞細(xì)菌細(xì)胞,從而殺滅細(xì)菌。
反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)
RIE 是結(jié)合電漿態(tài)的反應(yīng)性化學(xué)活性與引起離子撞擊的物理影響來(lái)達(dá)到蝕刻的一項(xiàng)技術(shù)。以加速獲得能量的正離子來(lái)撞擊試片,能量為300~700 V,放置試片的極板加另一負(fù)偏壓,操作壓力僅為1.33~26.6 Pa的低壓,屬于異向蝕刻過(guò)程。由于RIE 是以離子撞擊增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng),故又稱離子輔助氣相表面化學(xué)或化學(xué)濺鍍。RIE 蝕刻機(jī)理如下:(1)材料表面經(jīng)過(guò)離子撞擊后其化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了一定變化,有較大的濺鍍效果;(2)離子撞擊材料表面引起的晶格損傷會(huì)增強(qiáng)材料的蝕刻速率;(3)離子撞擊材料表面,將能量轉(zhuǎn)移給揮發(fā)性產(chǎn)物,使其脫離表面。
金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)
MOCVD 是一種先進(jìn)的外延生長(zhǎng)技術(shù),是用氫氣將金屬有機(jī)化合物蒸氣和氣態(tài)非金屬氫化物經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)送入反應(yīng)室加熱的襯底上,通過(guò)熱分解反應(yīng)最終在襯底上生長(zhǎng)出外延層的技術(shù)。MOCVD 是在常壓或低壓下生長(zhǎng)的,氫氣攜帶的金屬有機(jī)物源(如III 族)在擴(kuò)散通過(guò)襯底表面的停滯氣體層時(shí)會(huì)部分或全部分解成III 族原子,在襯底表面運(yùn)動(dòng)到合適的晶格位置,并捕獲襯底表面已熱解了的V 族原子,從而形成III-V族化合物或合金。MOCVD 的主要優(yōu)點(diǎn)是適合于生長(zhǎng)各種單質(zhì)和化合物薄膜材料,特別是高TC 超導(dǎo)氧化物及金屬薄膜等,用于生長(zhǎng)化合物的各組分和摻雜劑都是氣態(tài)源,便于控制及換源,同時(shí)生長(zhǎng)速率較快及需要控制的參數(shù)較少等特點(diǎn),使MOCVD 有利于大面積、多片的工業(yè)化生產(chǎn);但此技術(shù)也有氫化物毒性大、化學(xué)污染較嚴(yán)重及生長(zhǎng)溫度高等缺點(diǎn)。
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