Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1. Схема новой архитектуры одноэлектронных устройств. Сток и исток расположены не горизонтально, а вертикально. Проводящий островок расположен на торцевой стороне диэлектрического зазора. Эквивалентная схема одноэлектронного переноса (пунктирная линия) представлена слева вверху.
Рис.2. Схема процесса изготовления одноэлектронных устройств. a-c, основные шаги построения архитектуры одноэлектронного устройства, представленного на рисунке 1. d-g, создание с помощью четырёх фотомасок всех необходимых подводящих контактов. h, фотография чипа, созданного с помощью данной технологии.
Рис.3. SEM-изображение прикрепленной наночастицы золота (диаметр наночастиц ~20 нм).
Рис.4. Вольтамперограммы полученных чипов. a, ступени проводимости (комнатная температура, диаметр наночастиц золота 10 нм), стрелками показаны спонтанные переходы электронов. Ступени очень периодичны (46+3 mV). b, ступени проводимости (10K, диаметр наночастиц золота 20 нм). Красная линия – данные расчёта по эквивалентной схеме, представленной на рисунке 1. c, Кулоновское блокирование при различных температурах(10–315 K). d, Сравнение экспериментально измеренной (синяя линия) и рассчитанной (красная линия) вольтамперограмм.
Рис.5. Одноэлектронный транзистор. a, схема одноэлектронного транзистора. b, кулоновские осцилляции при комнатной температуре (красный) и при 10K (синий). c, ступени проводимости при различных напряжения на затворе. d-e, сравнение измеренных и рассчитанных вольтамперных характеристик. f, данные по десяти транзисторам (статистика).

Одноэлектронные устройства на поток!

Ключевые слова:  CMOS-технология , наночастица, одноэлектронное устройство, транзистор

Опубликовал(а):  Смирнов Евгений Алексеевич

03 января 2009

Устройства, в которых может контролируемо осуществляться перенос одного электрона, в скором времени приведут к перевороту в области микро- и наноэлектроники. Среди основных достоинств подобного рода устройств – крайне малое энергопотребление и чувствительность к фактически единичным носителям заряда (что крайне важно для сенсорных устройств, так как их отклик прямо пропорционален количеству заряда). Однако изготовление одноэлектронных устройств требует геометрической точности на нанометровом уровне, поэтому одновременно можно создавать лишь небольшое количество устройств, что тормозит их широкомасштабное применение в промышленном производстве.

В работе, опубликованной в Nature, группа американских учёных попыталась решить данную проблему, предложив параллельный способ производства одноэлектронных устройств. Принципиальная схема такого устройства представлена на рисунке 1. Стоит заметить, что данная схема отличается от всем привычного расположения стока, истока и затвора: они расположены не горизонтально, а вертикально. Процесс изготовления такого рода одноэлектронных устройств представлен на рисунке 2. В данной схеме есть небольшой недостаток - коллоидные наночастицы золота распределены хаотично (т.е. подложка просто погружалась в раствор коллоидного золота), однако учёные предложили выход из данной проблемы. Различные части одноэлектронного устройства можно покрывать самособирающимися монослоями, которые будут иметь один знак заряда на диэлектрическом зазоре и другой - на истоке/стоке. На рисунке 3 приведена микрофотография наночастицы золота, которая «прилипла» к тонкому диэлектрическому слою между истоком и стоком. Экспериментально измеренные отклики одноэлектронного устройства, а также транзистора, созданного по аналогичной технологии, представлены на рисунках 4 и 5, соответственно. На основании этих данных можно говорить о том, что представленные устройства обладают достаточно хорошими характеристиками для применения их в реальных устройствах.

Авторы работы надеются, что разработанная ими технология позволит удешевить и упростить создание одноэлектронных устройств, что, в конечном счёте, должно привести к полному переходу индустрии электроники на одноэлектронную элементную базу.




Комментарии
Владимир Владимирович, 03 января 2009 18:17 

С одной стороны - концептуально очень убедительно, с другой стороны, с золотыми частицами - шаманство какое-то Но я мало чего по сути понял
так, что-то ошибочки всё закрадываются и закрадываются...;)
шаманство, как я понял, там в следующем: эта частичка прилипает к границе, как показано на рисунках 1 и 2 и через неё проходит ток...
Владимир Владимирович, 03 января 2009 18:56 
Да, частицы как-то прилипают, и для одной из 10 (100?) удачных систем они померили характеристики. Далее, для серийного производства авторы предлагают тиолы, а как гарантировать, что прилипнет только одна частица, а не две или совсем много
Как повлияют тиолы, и в целом интерфейс частица-переход, размер и форма частицы (в частности взаимодействующие с переходом грани)??
Ещё бы магии добавить
Раз речь идёт об одном электроне, его ориентация архиважна ...
Владимир Владимирович, 04 января 2009 09:11 
Магию всегда пожалуйста добавить- крекс, фекс, пекс
А ориентация электрона - уже, пожалуй, спинтроника
на вольтамперках скачки - вроде по одному электрону переходит, а вот спинтроника вроде по несколько иному принципу построена...
Владимир Владимирович, 04 января 2009 17:43 
Да, конечно!
Просто подумалось, что есть контроль ориентации электрона, если не спинтроника
Но такие весело-разухабистые аналогии к статье непосредственного отношения не имеют. Прошу прощения за нетематические обсуждения
Zhavnerko Genady Konstantinovich, 06 января 2009 13:56 
Контролируемое выделение наночастиц на массив электродов - очень простая задача для данного случая. Это комбинация тиольных групп на диэлектрике и ленгмюровского монослоя наночастиц на поверхности.
Владимир Владимирович, 06 января 2009 15:43 
"Простая задача", чтобы выделить одну частицу на электрод?? Попутного ветра!
Думается, чтобы решать такую задачу придется литографией задать "посадочные места" на "электроде", и с большой вероятностью придти к выводу, что и контролируемую частицу метала проще будет сделать литографически, так как интерфейс будет однородный, а не через тиолы, вдобавок усложняемый разнообразным прилеганием различных граней наночастицы (кругленькие они только на схематических учебных диаграммах )
Вот видите, Коллеги!
Литография в строительстве наноструктур, Владимиру Владимировичу далеко не чужда.
Владимир Владимирович, 08 января 2009 01:05 
Геннадий Семенович,
А какие важные выводы или подразумеваемые противоречия??
Nihil mentis a me alienum puto
Владимир Владимирович!
Я к тому, что для любой самоорганизации всегда необходим начальный импульс или программный код, под которые так же как в естественной кристализации далее продолжится синтез то ли каллоидно химический, то ли гетероструктурный, то ли фотосинтез по воле исследователя (мне думается это важный вывод и к puto не имеющий никакого отношения, особенно в испано-русском переводе крылатой фразы. С этого и начинается строительство Вавилонской башни.)
Геннадий Семенович.
Владимир Владимирович, 08 января 2009 23:19 
Всё вопрос перспективы...
Перспектива с самобытной орфографией "коллоидного" и испанскими интерпретациями неумолимо трансформирует "Вавилонскую башню" в Пизанскую.
"Л" поправил и Пизанскую башню обоюдно поправим.
Владимир Владимирович, 09 января 2009 15:47 
Оптимизм и вера в светлое будущее незаменимы в суровых условиях глобального кризиса
Istomin-Kastrovskiy Vladimir Vladimirovich, 09 января 2009 23:40 
Смею Вас заверить, коллеги, что здесь никакого шаманства нет. Нарисовать ионным пучком нужную фигуру с помощью прибора FIB Strata, FEI Сo дело секундное. Приходите к нам в ЦКП Полупроводниковые материалы, металлургия, МИСиС. Размер точки для такого устройства может быть достаточно большой. Смирнов Е.А. должен был бы об этом знать. У него на микроскопе стоит CCD камера, в ней матрица, а на матрице площадка под один пиксель. Вот такого размера должна быть точка, а можно и меньше. В нашем институте, МИСиС, такая матрица разработана. Проблема в другом, где найти спонсора – инвестора, чтобы наладить производство таких матриц для камеры. А вторая проблема, кто будет держать патент, пока в России налаживается производство? Открой рот, и у тебя все уведут. И это производство появится в Корее, Японии, США.
Преимущество такой матрицы заключается в том, что она чувствительней сегодняшних матриц CCD на два порядка. Нужна другая программатура. Если на матрицу, которая у вас мобильнике, можно снимать при лунном свете, то с новой матрицей можно смотреть на край Вселенной. Причем она чувствительна не только к электронам, но любым другим излучениям: гамма, рентгену. Эта матрица позиционно чувствительна. А, попав в электронный микроскоп, можно было бы снимать картинки в неупруго рассеянных электронах.
Владимир Владимирович, 10 января 2009 00:24 
Да-да, использовать ионный или электроный пучок будет прекрасно для единичных устройств, демонстрирующих принцип работы или просто изящность концепции (типа Лесковской блохи...) И занимает это несколько секунд (для одного элемента). В статье же, если Вы обратили внимание, идет речь о параллельном способе производства, с десятками тысяч элементов на одной пластине (а сотни тысяч секунд - это несколько дней...) А "шаманство" подразумевалось в том, как одна наночастица чудесно попадает на переход.
Владимиры Владимировичи!

Судя по смутному представлению в обсуждаемой статье и анонсу ВВИ-К, как в первом так и втором случае мы имеем дело с технологиями QWIP матриц (или их модификациями). Если операция, на которую я 12 января должен лечь, пройдёт без осложнений, то до конца января подготовлю обстоятельную статью по принципам, технологиям и патентам на построение одно, двух и четырех спектральных ИК приемников на квантовых колодцах. Владимир Владимирович И-К, напишите мне по E-mail, правильно ли я понял Ваш анонс.
С уважением,
Геннадий Семенович
Владиммр Владиммрович.
Скоре всего, свое обещание по статье выполню с задержкой на неделю. Наложится еще доклад на конференции в Москве 28 января.
Рад возможнсти снова общаться
Геннадий Семенович.
Владимир Владимирович, 15 января 2009 21:54 
Геннадий Семенович,
Рады снова видеть Вас здесь
С интересом слежу за Вашими обсуждениями в соседних статьях

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Операция Игельс...
Операция Игельс...

Периодическую таблицу Менделеева опять улучшили: наночастицы пятивалентного плутония
Соединения шестивалентного плутония в щелочной среде могут привести к кристаллизации фазы (NH4)PuO2CO3, которая стабильна в течение нескольких месяцев и содержит пятивалентный плутоний. Получение новой фазы пятивалентного плутония фундаментально интересно и открывает новые возможности в разработке более эффективных технологий переработки радиоактивных отходов.

MAPPIC 2019. Второй день
15 октября 2019 года прошел второй день I Московской осенней международной конференции по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019). В сообщении приведены темы докладов и небольшой фоторепортаж.

MAPPIC 2019. Первый день
14 октября 2019 года успешно открылась I Московская осенняя международная конференция по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019). В сообщении приведены темы докладов и небольшой фоторепортаж.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Как правильно заряжать аккумулятор?
Д. М. Иткис
Химик Даниил Иткис о том, как правильно заряжать аккумуляторы гаджетов и почему телефон выключается на холоде

Постлитийионные аккумуляторы
В. А. Кривченко
Физик Виктор Кривченко о перспективных видах аккумуляторов, фундаментальных проблемах в производстве литий-серных источников тока и преимуществах постлитийионных аккумуляторов

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.