1 / 22

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΝΑΝΟΝΗΜΑΤΩΝ ΠΥΡΙΤΙΟΥ

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΝΑΝΟΝΗΜΑΤΩΝ ΠΥΡΙΤΙΟΥ. Λασπάς Θεόδωρος Υπεύθυνος Καθηγητής: Δ. Τσουκαλάς. ΕΙΣΑΓΩΓΗ.

trent
Download Presentation

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΝΑΝΟΝΗΜΑΤΩΝ ΠΥΡΙΤΙΟΥ

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΝΑΝΟΝΗΜΑΤΩΝ ΠΥΡΙΤΙΟΥ Λασπάς Θεόδωρος Υπεύθυνος Καθηγητής: Δ. Τσουκαλάς

  2. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Μια από τις βασικές αιτίες ανάπτυξης των νανονημάτωνπυριτίου(SiNW) ήταν η ανάγκη κατασκευής όλο και μικρότερων και αποδοτικότερων στοιχείων για την περαιτέρω ανάπτυξηλογικών κυκλωμάτων υψηλής απόδοσης,αισθητήρων, μικροεπεξεργαστών.

  3. ΝANONHMATA • Ταξη μεγέθους 10-9m • Κβαντικό νήμα (1-D) • Επικρατούν φαινόμενα κβαντικού περιορισμού • Κβάντωση αγωγιμότητας ακέραιο πολλαπλάσιο της τιμής 2e2/h ≈ 12.9 kΩ-1

  4. ΠΡΟΤΕΡΗΜΑΤΑ • Καλές ηλεκτρικές ιδιότητες • Ευελιξία διαμόρφωσης ιδιοτήτων in-situ • Πολύ καλά καθορισμένα μορφολογικά χαρακτηριστικά κατά την ανάπτυξή τους • Δυνατότητα μαζικής παραγωγής

  5. ΤΡΟΠΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ • Υπάρχουν 2 μέθοδοι προσέγγισης για την ανάπτυξη ΝW • bottom-up και top-down • Στην ανάπτυξη NW-FET έχει επικρατήσει η bottom-up προσέγγιση λόγω των πλεονεκτημάτων στον έλεγχο που παρέχει στην κρυσταλλική δομή,στις διαστάσεις και τη δυνατοτητα κατασκευής ετεροδομών κατά την παραγωγή τους

  6. ΤΡΟΠΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ Ο πιο καθιερωμένος τρόπος παραγωγής Si-NW είναι η VLS (vapor-liquid-solid) διαδικασία ανάπτυξης. Πυρίτιο σε μορφή ατμών προσροφάται από νανοσυστάδες χρυσού (Au) σε υγρή φάση, οι οποίες έχουν εναποτεθεί σε υπόστρωμα πυριτίου, αναπτύσοντας έτσι κρυσταλλικά νανονήματα.

  7. ΤΡΟΠΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ • Το πυρίτιο σε αέρια φάση παρέχεται με διάφορες διαδικασίες • CVD (χημική εναπόθεση ατμών) • CBE (χημική επιταξεία δέσμης) • Laser ablation

  8. ΤΡΟΠΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ Ιδιαίτερα δημοφιλής είναι η CVD. Ακριβής ρύθμιση κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης • Διαμέτρου • Μορφολογίας • Προσμίξεων • Ηλεκτρικών ιδιοτήτων Κρυσταλλικό Si-ΝW κατασκευασμένο με VLS

  9. Συνήθης διεύθυνση ανάπτυξης νανονημάτων (111) και (100)

  10. Αντίσταση 2 νανονημάτων για θερμοκρασία 300 K. Ο κύκλος και το τετράγωνο αντιστοιχούν σε πάχος νήματος 6.5 nm και 9.7 nm αντίστοιχα

  11. SiNW-FET • Σκοπό είναι επίτευξη δημιουργίας πύλης SiNW μήκους ~ 10 nm • Ηλεκτροστατικώς, το NWFET περιγράφεται επιτυχώς από την Poisson (1-D). Το λ αναφέρεται σαν ένα μέτρο του πόσο αποτελεσματικά το δυναμικό της πύλης Φgs διαμορφώνει το Φf (επιφανειακό δυναμικό) λ=

  12. SiNW-FET • Για να περιοριστούν τα φαινόμενα βραχυκύκλωσης μεταξύ πηγής και απαγωγού (short-channel effects) πρέπει το μήκος του νανονήματος να συσχετίζεται με το λ ως εξής: L ~10 λ

  13. SiNW-FET Μια απλή προσέγγιση για την κατασκευή SiNW-FET είναι η τοποθέτηση του πάνω σε ένα υπόστρωμα οξειδίου πυριτίου συνδέοντας τα άκρα του με μεταλλικές επαφές που δρούν σαν πηγή και απαγωγός αντίστοιχα.

  14. SiNW-FET Αρχικά αναπτύσσεται το οξείδιο της πύλης γύρω από το νανονήμα. Στη συνέχεια αφαιρείται το οξείδιο με etching από τα άκρα ώστε εναποθέτοντας το Ni να δημιουργηθούν διεπαφές μετάλλου/ημιαγωγού (πηγή και απαγωγός).

  15. SiNW-FET Τρεις διαφορετικές διαμορφώσεις διατάξεων NW-FEΤ: (a) back gate (b) ημικυλινδρικού top gate και (c) κυλινδρικού gate-all-around

  16. SiNW-FET Μια διαφορετική προσέγγιση κατασκευής NW-FETείναι η κατασκευή νανονήματος ετεροδομής Ge/Si.Εδώ αναπτύσεται με επιταξία φλοιός πυριτίου πάνω σε πυρήνα γερμανίου (διαμέτρου ~10 nm). Λόγω ενεργειακής διαφοράς τωνζωνών σθένους (~0.5 eV) δημιουργείται Ωμική επαφή

  17. Χαρακτηριστικές Ιd-Vd Ge/Si NWFET για μήκη (a) L =1mm και (b) L =190nm Τα διάφορα χρώματα υποδεικνύουν διαφορετικές τιμές Vds

  18. ΑΛΛΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ • ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ NW • ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΕ ΣΥΣΤΟΙΧΕΙΕΣ Li-ion ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ • ΧΡΗΣΗ ΣΕ ΒΙΟΕΦΑΡΜΟΓΕΣ • ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΝΑΝΟΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ

  19. ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΑ • ΠΟΛΥ ΜΙΚΡΕΣ ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ • ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ ΔΙΑΔΡΟΜΗ ΦΟΡΕΩΝ • ΑΠΟΔΟΤΙΚΟΤΕΡΗ ΣΥΛΛΟΓΗ ΦΟΡΕΩΝ • ΤΡΟΦΟΔΟΤΗΣΗ ΝΑΝΟΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

  20. ΜΠΑΤΑΡΙΕΣ Li-ion • ΑΥΞΗΣΗ ΤΗΣ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΦΟΡΤΙΟΥ • ΑΥΞΗΣΗ ΤΗΣ ΔΙΑΡΚΕΙΑΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙΑΣ ΜΕΧΡΙ ΚΑΙ 10 ΦΟΡΕΣ • ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΚΑΤΑ 90% ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΑΡΚΕΤΕΣ ΧΡΗΣEIΣ • ΑNΤΙΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΝΟΔΩΝ ΜΕ CORE/SHELLSiNW ΑΝΤΙ ΓΡΑΦΙΤΗ

  21. ΜΠΑΤΑΡΙΕΣ Li-ion • ΑΝΑΠΤΥΣΟΝΤΑΙ ΑΠΕΥΘΕΙΑΣ ΠΑΝΩ ΣΤΟ ΣΥΛΛΕΚΤΗ • ΠΥΡΗΝΑΣ ΑΠΟ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΟ ΠΥΡΙΤΙΟ • ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΣ ΦΛΟΙΟΣ ΑΠΟ ΑΜΟΡΦΟ ΠΥΡΙΤΙΟ

  22. ΒΙΟΕΦΑΡΜΟΓΕΣ • ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΝΑΝΟΝΗΜΑΤΩΝ ΠΑΝΩ ΣΕ ΚΥΤΑΡΑ • ΜΗ ΤΟΞΙΚΑ • Π.Χ. ΧΡΗΣΗ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΟΣΤΩΝ • ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΒΙΟΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ

More Related