シリコン単一電子トランジスタ

単一電子トランジスタ（SET）は、マイクロエレクトロニクス科学における重要な発見です。マイクロトンネルジャンクションシステム内の単一電子のトンネルプロセスを制御する機能により、複数の機能デバイスを使用して設計できます。最新のサブミクロンデバイスでは、デバイスの動作速度の制限係数はコンデンサの充電中であり、単一の電子トランジスタの静電容量の排出は約10です。^-16f、そして単一の電子を制御することにより特定の機能を達成できるため、その応答速度と消費電力は、従来のトランジスタの制限データよりも数千倍優れています。 PAM-Xiamenは、量子トンネル輸送を研究するために、単一電子トランジスタファブリケーションのためにシリコンウェーハを供給できます。たとえば、次の仕様を考えてみましょう。

1。セット製造用のシリコンウェーハ仕様

シリコンウェーハ：76.2mm P（100）1-10 OHM-CM SSP 380UM 1ミクロンの熱酸化物

その他のシリコン仕様を参照してくださいhttps://www.powerwaywafer.com/silicon-dioxide-wafer.html

STM Anodicナノ酸化処理によるシリコン単一電子トランジスタの製造プロセスの簡単な紹介は次のとおりです（図1に示す）：

1）Si/SiO2基質上の特定の厚いTiを沈殿させます。

2）STMプローブをカソードとして使用して、Nanoサイズのチタン酸化チタンワイヤは、Tiの表面の空気中の水を吸着することによって形成されます。

3）ソースと排水電極を形成します。

4) ゲートの製造。

図1 STM陽極ナノ酸化処理によるシリコンセット製造の図

2.A試合SイングルEレクトロンTransistor

2.1単一電子トランジスタプロパティ

MOSFETおよびクーロンシステムと多くの類似点を設定します。

構造的には、各コンポーネントの命名は、MOSFETおよびクーロンブロッキングシステムの名前を借りました。

作業フォームは、特定の電圧をゲートに適用することにより、ソースと漏れの電流を制御します。

セットは、MOSFETのチャネルをトンネルバリアクーロン島トンネルバリアに置き換えるため、作業メカニズムは完全に異なります。セットは、実際には、クーロンブロッキング効果と量子サイズ効果に基づいたゲート制御クーロンブロッキングシステムです。

2.2単一の電子トランジスタはどのように機能しますか？

単一電子トランジスタの動作は、クーロン閉塞と量子トンネルの観点から、特に次のように説明できます。

クーロン閉塞効果：1980年代に固体物理学で観察された非常に重要な物理現象の1つ。物理システムのサイズがナノメートルレベルに達すると、システムの充電および放電プロセスは不連続になります。つまり、量子化されます。この時点で、電子を充電するために必要なエネルギーEはE2/2Cであり、Eは電子の電荷であり、Cは物理システムの静電容量です。システムが小さくなるほど、静電容量Cが小さくなり、エネルギーEが大きくなります。このエネルギークーロンブロッキングエネルギーと呼びます。これは、システムに入るまたは出るときに、前の電子のクーロン反発エネルギーです。したがって、ナノシステムの充電および排出プロセスのために、電子は集合的に連続的に輸送することはできませんが、個々の電子透過率を介して継続的に輸送することはできません。ナノシステムにおける個々の電子輸送の特異性は、一般にクーロン遮断効果と呼ばれます。

量子トンネル：トンネルジャンクションを介して2つの量子ドットが接続されている場合、1つの量子ドットから別の量子ドットへの潜在的な障壁を通過する単一の電子のプロセスは、量子トンネルと呼ばれます。単一の電子が1つの量子ドットから別の量子ドットにトンネルするためには、そのエネルギー（EY）が電子のクーロンブロッキングエネルギーEを克服する必要があります。クーロン遮断と量子トンネルは、両方とも極端に低い温度で観察されます。

3。SIベースの単一電子トランジスタアプリケーション

単一電子トランジスタの最も有望な用途は、MOSデバイスのサイズが制限に達したときに、大規模な積分回路を構築するための基本ユニットとしてMOSデバイスを置き換えることです。セットの最古のアプリケーションは、メモリの分野にある可能性があります。また、超敏感な電圧装置、近赤外放射レシーバー、およびDC電流標準としても使用できます。

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