Single elektron transistor (SET) er en vigtig opdagelse inden for mikroelektronikvidenskab. På grund af evnen til at styre tunnelprocessen for en enkelt elektron i et mikrotunnelforbindelsessystem, kan flere funktionelle enheder designes ved hjælp af det. I moderne submikronenheder er den begrænsende faktor for enhedens driftshastighed under kondensatoropladning og -afladning Kapacitansen af ​​en enkelt elektrontransistor er kun omkring 10^-16F, og den kan opnå en bestemt funktion ved at styre en enkelt elektron, så dens responshastighed og strømforbrug er tusindvis af gange bedre end grænsedataene for traditionelle transistorer. PAM-XIAMEN kan levere siliciumwafer til fremstilling af enkeltelektrontransistorer for at studere kvantetunneltransport, tag følgende specifikation for eksempel:

1. Specifikation af siliciumwafer til fremstilling af SET

Siliciumwafer: 76,2 mm P(100) 1-10 ohm-cm SSP 380um med 1 mikron termisk oxid

Se flere siliciumspecifikationerhttps://www.powerwaywafer.com/silicon-dioxide-wafer.html

En kort introduktion til fremstillingsprocessen af ​​silicium-enkeltelektrontransistor ved STM anodisk nanooxidationsbehandling er som følger (vist som fig. 1):

1) Udfælde en vis tyk Ti på Si/SiO2-substrater;

2) Ved at bruge en STM-sonde som katode dannes titaniumoxidtråde i nanostørrelse ved at adsorbere vand i luften på overfladen af ​​Ti;

3) Form kilde- og drænelektroder;

4) Fremstilling af porte.

Fig.1 Diagram af silicium SET fremstilling ved STM Anodic Nanooxidation Processing

2. AkampSingleEelektronTranistor

2.1 Enkeltelektrontransistoregenskaber

SET deler mange ligheder med MOSFET- og Coulomb-systemer:

Strukturelt lånte navngivningen af ​​hver komponent navnene på MOSFET- og Coulomb-blokeringssystemer;

Arbejdsformen styrer kilde- og lækstrømme ved at påføre en bestemt spænding til porten.

SET erstatter kanalen på MOSFET med tunnelbarriere Coulomb ø-tunnelbarriere, så arbejdsmekanismen er helt anderledes. SET er faktisk et gatestyret Coulomb-blokeringssystem baseret på Coulomb-blokeringseffekt og kvantestørrelseseffekt.

2.2 Hvordan fungerer en enkelt elektrontransistor?

Virkningen af ​​en enkelt elektrontransistor kan illustreres i form af Coulomb Blockage og Quantum Tunneling, specifikt som:

Coulomb blokeringseffekt: et af de ekstremt vigtige fysiske fænomener observeret i faststoffysik i 1980'erne. Når størrelsen af ​​et fysisk system når nanometerniveauet, er systemets opladnings- og afladningsprocesser diskontinuerlige, det vil sige kvantificerede. På dette tidspunkt er energien E, der kræves for at oplade en elektron, e2/2C, hvor e er ladningen af ​​en elektron, og c er kapacitansen af ​​det fysiske system. Jo mindre systemet er, jo mindre kapacitans c, og jo større energi E. Vi kalder denne energi Coulomb blokerende energi, som er Coulomb frastødningsenergien af ​​den foregående elektron til den følgende elektron, når den kommer ind i eller forlader systemet. Så for opladning og afladning af et nanosystem kan elektroner ikke kontinuerligt transporteres kollektivt, men snarere gennem individuelle elektronoverførsler. Specificiteten af ​​individuel elektrontransport i nanosystemer omtales almindeligvis som Coulomb blokadeeffekt.

Kvantetunnelering: hvis to kvanteprikker er forbundet gennem et tunnelkryds, kaldes processen med en enkelt elektron, der passerer gennem en potentialbarriere fra en kvanteprik til en anden, kvantetunnelering. For at en enkelt elektron kan tunnelere fra en kvanteprik til en anden, skal dens energi (ey) overvinde elektronens Coulomb blokerende energi E, dvs. V>e/2C, hvor C er kapacitansen af ​​tunnelforbindelsen mellem to kvante prikker. Coulomb blokade og kvante tunneling er begge observeret ved ekstremt lave temperaturer.

3. Si-baserede Single Electron Transistor Applications

Den mest lovende anvendelse af enkeltelektrontransistorer er at erstatte MOS-enheder som den grundlæggende enhed til at konstruere integrerede kredsløb i stor skala, når størrelsen af ​​MOS-enheder når sin grænse. Den tidligste anvendelse af SET kan være inden for hukommelsen. Den kan også bruges som superfølsomme amperemetre, nær-infrarøde strålingsmodtagere og jævnstrømsstandarder.

For mere information, kontakt os venligst e-mail påvictorchan@powerwaywafer.com og powerwaymaterial@gmail.com.