Single elektron transistor (SET) är en viktig upptäckt inom mikroelektronikvetenskapen. På grund av förmågan att styra tunnelprocessen för en enskild elektron i ett mikrotunnelövergångssystem, kan flera funktionella enheter designas med hjälp av den. I moderna submikronenheter är den begränsande faktorn för enhetens driftshastighet under kondensatorladdning och urladdning. Kapacitansen för en enstaka elektrontransistor är bara cirka 10-16F, och den kan uppnå en specifik funktion genom att kontrollera en enda elektron, så dess svarshastighet och effektförbrukning är tusentals gånger bättre än gränsdata för traditionella transistorer. PAM-XIAMEN kan leverera kiselskiva för tillverkning av enelektrontransistorer för att studera kvanttunneltransport, ta följande specifikation till exempel:
1. Silicon Wafer Specifikation för SET-tillverkning
Silicon Wafer: 76,2 mm P(100) 1-10 ohm-cm SSP 380um med 1 mikron termisk oxid
Se fler kiselspecifikationerhttps://www.powerwaywafer.com/silicon-dioxide-wafer.html
En kort introduktion till tillverkningsprocessen för kiseltransistorer med en elektron genom STM anodisk nanooxidationsbearbetning är följande (visas som fig. 1):
1) Fäll ut en viss tjock Ti på Si/SiO2-substrat;
2) Med hjälp av en STM-sond som katod bildas titanoxidtrådar i nanostorlek genom att adsorbera vatten i luften på ytan av Ti;
3) Forma käll- och dräneringselektroder;
4) Tillverkning av grindar.
Fig.1 Diagram över tillverkning av kisel SET genom STM Anodic Nanooxidation Processing
2. AanfallSingleEelektronTransistor
2.1 Enelektrontransistoregenskaper
SET delar många likheter med MOSFET- och Coulomb-system:
Strukturellt lånade namngivningen av varje komponent namnen på MOSFET- och Coulomb-blockeringssystem;
Arbetsformen styr källan och läckströmmar genom att applicera en viss spänning på grinden.
SET ersätter MOSFET-kanalen med tunnelbarriären Coulomb ö-tunnelbarriär, så arbetsmekanismen är helt annorlunda. SET är faktiskt ett gatestyrt Coulomb-blockeringssystem baserat på Coulomb-blockeringseffekt och kvantstorlekseffekt.
2.2 Hur fungerar en enkelelektrontransistor?
Funktionen av en elektrontransistor kan illustreras i termer av Coulomb Blockage och Quantum Tunneling, specifikt som:
Coulomb blockeringseffekt: ett av de extremt viktiga fysikaliska fenomen som observerades i fasta tillståndets fysik på 1980-talet. När storleken på ett fysiskt system når nanometernivån är systemets laddnings- och urladdningsprocesser diskontinuerliga, det vill säga kvantifierade. Vid denna tidpunkt är energin E som krävs för att ladda en elektron e2/2C, där e är laddningen av en elektron och c är kapacitansen för det fysiska systemet. Ju mindre systemet är, desto mindre kapacitans c, och desto större energi E. Vi kallar denna energi för Coulomb-blockeringsenergi, som är Coulomb-repulsionsenergin för den föregående elektronen till den följande elektronen när den går in i eller lämnar systemet. Så för laddnings- och urladdningsprocessen för ett nanosystem kan elektroner inte kontinuerligt transporteras kollektivt, utan snarare genom individuella elektronöverföringar. Specificiteten för individuell elektrontransport i nanosystem kallas vanligtvis för Coulomb-blockadeffekt.
Kvanttunnelering: om två kvantpunkter är sammankopplade genom en tunnelövergång kallas processen för en enskild elektron som passerar genom en potentialbarriär från en kvantpunkt till en annan kvanttunnelering. För att en enskild elektron ska tunnla från en kvantprick till en annan måste dess energi (ey) övervinna elektronens Coulomb-blockerande energi E, dvs V>e/2C, där C är kapacitansen för tunnelövergången mellan två kvantum. prickar. Coulomb-blockad och kvanttunneling observeras båda vid extremt låga temperaturer.
3. Si-baserade enelektrontransistorapplikationer
Den mest lovande tillämpningen av singelelektrontransistorer är att ersätta MOS-enheter som den grundläggande enheten för att konstruera storskaliga integrerade kretsar när storleken på MOS-enheter når sin gräns. Den tidigaste tillämpningen av SET kan vara i minnesfältet. Den kan också användas som superkänsliga amperemetrar, nära-infraröd strålningsmottagare och likströmsstandarder.
För mer information, vänligen kontakta oss maila påvictorchan@powerwaywafer.com och powerwaymaterial@gmail.com.