يعد الترانزستور الإلكتروني المفرد (SET) اكتشافًا مهمًا في علوم الإلكترونيات الدقيقة. نظرًا للقدرة على التحكم في عملية النفق لإلكترون واحد في نظام توصيل النفق الصغير، يمكن تصميم أجهزة وظيفية متعددة باستخدامه. في الأجهزة الحديثة دون الميكرون، العامل المحدد لسرعة تشغيل الجهاز هو أثناء شحن وتفريغ المكثف، وتبلغ سعة ترانزستور الإلكترون الواحد حوالي 10 فقط.-16F، ويمكنه تحقيق وظيفة محددة من خلال التحكم في إلكترون واحد، وبالتالي فإن سرعة استجابته واستهلاكه للطاقة أفضل بآلاف المرات من البيانات المحدودة للترانزستورات التقليدية. يمكن لشركة PAM-XIAMEN توفير رقاقة السيليكون لتصنيع ترانزستور إلكترون واحد لدراسة النقل النفقي الكمي، خذ المواصفات التالية على سبيل المثال:
1. مواصفات رقاقة السيليكون لتصنيع المجموعة
رقاقة السيليكون: 76.2 مم P(100) 1-10 أوم-سم SSP 380um مع 1 ميكرون من الأكسيد الحراري
المزيد من مواصفات السيليكون يرجى الرجوع إليهاhttps://www.powerwaywafer.com/silicon-dioxide-wafer.html
مقدمة موجزة لعملية تصنيع ترانزستور إلكترون واحد من السيليكون عن طريق معالجة الأكسدة النانوية الأنودية STM هي كما يلي (كما هو موضح في الشكل 1):
1) ترسيب مادة Ti سميكة معينة على ركائز Si/SiO2؛
2) باستخدام مسبار STM ككاثود، يتم تشكيل أسلاك أكسيد التيتانيوم بحجم النانو عن طريق امتصاص الماء في الهواء على سطح Ti؛
3) تشكيل مصدر واستنزاف الأقطاب الكهربائية.
4) تصنيع البوابات.
الشكل 1: رسم تخطيطي لتصنيع مجموعة السيليكون عن طريق معالجة الأكسدة النانوية الأنودية STM
2. أنوبةSingleEليكترونTرانزيستور
2.1 خصائص الترانزستور الإلكترونى المفرد
تشترك SET في العديد من أوجه التشابه مع أنظمة MOSFET وCoulomb:
من الناحية الهيكلية، فإن تسمية كل مكون مستعارة من أسماء أنظمة الحجب MOSFET وCoulomb؛
يتحكم نموذج العمل في تيارات المصدر والتسرب من خلال تطبيق جهد معين على البوابة.
يستبدل SET قناة MOSFET بحاجز النفق حاجز نفق جزيرة كولومب، وبالتالي فإن آلية العمل مختلفة تمامًا. SET هو في الواقع نظام حجب كولوم يتم التحكم فيه بواسطة البوابة استنادًا إلى تأثير حجب كولوم وتأثير الحجم الكمي.
2.2 كيف يعمل الترانزستور الإلكتروني الواحد؟
يمكن توضيح عمل ترانزستور الإلكترون الواحد من حيث انسداد كولوم ونفق الكم، على وجه التحديد على النحو التالي:
تأثير انسداد كولوم: إحدى الظواهر الفيزيائية المهمة للغاية التي لوحظت في فيزياء الحالة الصلبة في الثمانينيات. عندما يصل حجم النظام المادي إلى مستوى النانومتر، تكون عمليات الشحن والتفريغ للنظام متقطعة، أي كميّة. عند هذه النقطة، الطاقة E المطلوبة لشحن الإلكترون هي e2/2C، حيث e هي شحنة الإلكترون وc هي سعة النظام الفيزيائي. كلما كان النظام أصغر، كلما كانت السعة c أصغر، وزادت الطاقة E. نسمي هذه الطاقة طاقة حجب كولوم، وهي طاقة تنافر كولوم من الإلكترون السابق إلى الإلكترون التالي عند الدخول أو الخروج من النظام. لذلك، بالنسبة لعملية الشحن والتفريغ لنظام النانو، لا يمكن نقل الإلكترونات بشكل جماعي بشكل مستمر، ولكن من خلال عمليات نقل الإلكترون الفردية. يشار عادة إلى خصوصية نقل الإلكترون الفردي في الأنظمة النانوية باسم تأثير حصار كولوم.
نفق الكم: إذا تم توصيل نقطتين كموميتين من خلال تقاطع نفق، فإن عملية مرور إلكترون واحد عبر حاجز محتمل من نقطة كمومية إلى أخرى تسمى نفق الكم. لكي يتمكن إلكترون واحد من الانتقال من نقطة كمومية إلى أخرى، يجب أن تتغلب طاقته (ey) على طاقة حجب كولوم E للإلكترون، أي V>e/2C، حيث C هي سعة تقاطع النفق بين نقطتين كميتين النقاط. وقد لوحظ كل من حصار كولوم ونفق الكم في درجات حرارة منخفضة للغاية.
3. تطبيقات الترانزستور الإلكترونى المفرد Si
التطبيق الواعد للترانزستور الإلكتروني الفردي هو استبدال أجهزة MOS كوحدة أساسية لبناء دوائر متكاملة واسعة النطاق عندما يصل حجم أجهزة MOS إلى الحد الأقصى. قد يكون أول تطبيق لـ SET في مجال الذاكرة. كما يمكن استخدامه كمقاييس فائقة الحساسية، ومستقبلات الأشعة تحت الحمراء القريبة، ومعايير تيار مستمر.
لمزيد من المعلومات، يرجى الاتصال بنا على البريد الإلكترونيvictorchan@powerwaywafer.com و powerwaymaterial@gmail.com.