Электронный транспорт в разветвленных нитевидных нанокристаллах InAs (1105300), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Автор лично установил, чтосоединениянитевидныхнанокристаллов,вотличиеотсоединениймакроскопических проводов, имеют перестраиваемые нелинейные электрическиехарактеристики и разработал рекомендации по применению разветвленныхнитевидныхнанокристалловInAsдляизготовленияфункциональныхнаноэлектронных элементов. Совместно с соавторами автор осуществлялпостановку задач исследований, определял методы их решения, разрабатывалметодики, разрабатывал и изготавливал измерительное оборудование длякомплексныхисследованийэлектрофизическихсвойствразветвленныхнитевидных нанокристаллов, проводил исследования, анализировал и обсуждалэкспериментальные результаты, осуществлял написание статей.
Вклад коллеготражен в совместных публикациях.Публикации.Основныерезультатыпроведенныхисследованийопубликованы в восьми печатных работах, список которых приведен в концеавтореферата. В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателюпринадлежит:постановказадачиисследования[1, 2, 4-7],проведениеэкспериментов [1-8], анализ экспериментальных результатов [1-8], разработкаметодик [1-8], обсуждение полученных результатов [1-8].Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы, ееположения и выводы доложены, обсуждены и вызвали положительную оценку наследующих научных конференциях и симпозиумах:• Международная конференция по одномерным наноматериалам – 2007 (ICON),Мальмо, Швеция.• Международная конференция по микро- и наноинженерии – 2007 (MNE),Копенгаген, Дания.8• Международная конференция по физике полупроводников – 2006 (ICPS),Вена, Австрия.• Оресундскийсимпозиумпоисследованиямнаноструктур–2006,Копенгаген, Дания.• Международная конференция по физике и технологии наноструктур – 2006(Nanostructures: physics and technology), Санкт-Петербург, Россия.• Международная конференция по микро- и наноинженерии – 2005 (MNE),Вена, Австрия.• Международная летняя школа и симпозиум – 2005 (Niels Bohr SummerInstitute), Копенгаген, Дания.Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, четырехглав, заключения и списка литературы. Общий объем работы 159 страниц.Работа содержит 40 рисунков и список цитируемой литературы из 153 названий.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность и важность темы диссертационнойработы,сформулированацельработы,обозначеныобъектипредметисследования, кратко описана структура диссертации, описана научная новизна ипрактическая значимость полученных результатов, сформулированы основныеположения, выносимые на защиту, обоснована достоверность полученныхрезультатов, описан личный вклад автора, апробация работы, приведен списокпечатных работ, в которых отражено основное содержание диссертации.Первая глава (Обзор литературы) состоит из четырех частей и содержитобзор литературы по теме диссертации.Вовведениитвердотельныхкраткоструктур,описаноасовременноетакжеполупроводниковых структур.9историясостояниеразвитияисследованийтвердотельныхВ первой части рассмотрены общие особенности полупроводниковыхнаноструктур и некоторые размерные эффекты, которые могут наблюдаться втаких наноструктурах.Во второй части первой главы проведен краткй обзор работ по синтезунитевидных нанокристаллов, исследованиям свойств нитевидных нанокристаллови наноэлектронным элементам на их основе.
Приведены литературные данные освойствах и характеристиках объемного InAs и нитевидных нанокристаллов InAs.В третьей частиописаны особенности мезоскопических соединенийэлектрических проводов, приведен обзор исследований электронного транспорта вмезоскопических соединениях проводов и электронных элеменов на их основе.В конце первой главы, в четвертой части, на основании представленныхлитературных данных сформулирована цель работы и определены задачиисследования.Во второй главе (Материалы и методы исследования) представленыматериалы и методы исследования, включая некоторые оригинальные методики,разработанные в ходе данной работы, а также некоторые оригинальныерезультаты. Вторая глава состоит из четырех частей.В первой части второй главы описана установка химической пучковойэпитаксии,аиспользованыхтакжевметодданнойсинтезаработе.нитевидныхСутьметодананокристалловсинтезаInAs,разветвленныхнанокристаллов состоит в том, что такие нитевидные нанокристаллы получаютсяв процессе синтеза вторичных нанокристаллов (ответвлений) на основныхнанокристаллах (основаниях) [10].
В основе синтеза нитевидных кристалловлежиткристаллизацияпреимущественноводномнаправлениизасчетиспользования катализаторов роста [14]. Диаметр оснований и ответвленийполучаемыхнанокристалловопределяетсяразмеромзолотыхчастиц,используемых в качестве катализатора роста. В данной работе впервыеразветвленные нитевидные нанокристаллы InAs были получены методомхимической пучковой эпитаксии.10Также в этой части приведены результаты исследований структурных свойствнитевидных нанокристаллов InAs при помощи просвечивающего электронногомикроскопа. Представленные результаты показывают, что полученные в даннойработе разветвленные нитевидные нанокристаллы InAs имеют гексагональную(вюрцитную) кристаллическую структуру с дефектами упаковки, а ответвленияэтихнанокристалловрастутперпендикулярноосновнымнанокристаллам,ориентированным в направлении [000-1], в кристаллографических направлениях<-1100>, эпитаксиально продолжая кристаллическую структуру своего основанияи свидетельствуя о бездефектной природе механизма ветвления.Во второй части второй главы описана лабораторная методика изготовленияэлектрических контактов к нитевидным нанокристаллам.
Суть данной методикисостоитвтом,чтонанокристаллыInAsмеханическипереносятсянанепроводящую поверхность, после чего к ним при помощи электроннойлитографии и термического напыления изготовляются электрические контакты.Перенесение нитевидных нанокристаллов InAs на подложку кремния со слоемоксида кремния толщиной 100 нм производилось с помощью безворсовойсалфетки непосредственно с ростовой подложки. До переноса нанокристаллов натакой подложке кремния создавались макроскопические контактные провода,опорная координатная сетка, а также метки совмещения.
Формированиеэлектрическихконтактовмеждуиндивидуальныминитевидныминанокристаллами и макроскопическими контактными площадками производилосьвпроцессеэлектроннойлитографиисучетомположениянитевидныхнанокристаллов. Для определения положения нитевидных нанокристаллов сразупосле их перенесения производилась инспекция образца либо при помощирастрового электронного микроскопа, либо при помощи оптического микроскопа.Положение нанокристаллов определялось по отношению к опорной координатнойсетке на подложке.
В качестве электронного резиста для электронной литографиииспользовался полиметилметакрилат (ПММА) с молекулярной массой 950000.Послепроявленияэлектронногорезиста11переднапылениемконтактнойметаллической пленки производилась обработка поверхности нитевидногонанокристалла в кислородной плазме и в теплом водном растворе полисульфидааммония, (NH4)2Sx. Металлическая пленка никеля толщиной 25 нм и пленка золотатолщиной 90 нм наносились на всю поверхность образца методом термическогонапыления.
Удаление металлической пленки с неэкспонированных участковобразца производилось в ацетоне.При изготовлении электрических контактов к разветвленным нитевиднымнанокристалламособенноважнымоказалосьпроизвестипрецизионноесовмещение формируемой структуры тонкопленочных контактных проводов сточкой ветвления нитевидного нанокристалла. В данной работе определяющимидля точности такого совмещения были два параметра: (1) точность определенияположения нитевидного нанокристалла, (2) точность выравнивания электронногопучкапоотношениюкобразцувпроцессеэлектроннойлитографии.Разработанная лабораторная методика прецизионного совмещения элементовтонкопленочных контактных проводов, создаваемых с помощью электроннойлитографии, позволила совмещать контактные провода с точкой ветвлениянитевидных нанокристаллов с точностью выше 20 нм.
Такая методика позволяетпроводить исследования электрофизических свойств сверхмалых объектов и,таким образом, создает основу для реализации новых наноэлектронных элементов.Втретьейчастивторойглавыописанаметодикаисследованияэлектрофизических свойств нитевидных нанокристаллов InAs и электронноготранспорта в разветвленных нитевидных нанокристаллах InAs. Исследованиенитевидных нанокристаллов InAs в данной работе проводилось при помощи:(1) измерений вольт-амперных характеристик (ВАХ) между любыми двумяконтактами, при этом потенциал третьего контакта оставался плавающим;(2) измерений проводимости между любыми двумя контактами, при этомпотенциалтретьегоконтактаоставалсяплавающим.Дляисследованияразветвленных нитевидных нанокристаллов InAs дополнительно использовались:(3) измерения напряжения на контакте к ответвлению при антисимметричном12задании напряжения на контактах к левому и правому проводам относительнообщей точки; (4) измерения напряжения на контакте к ответвлению приодностороннем задании напряжения на контакте к левому (правому) проводу ификсировании напряжения на контакте к правому (левому) проводу относительнообщей точки.
Разветвленный нитевидный нанокристалл InAs с изготовленнымитонкопленочными контактными проводами, а также схема его подключения дляизмерения напряжения показаны на рис. 1. Измерения производились как прикомнатной температуре, так и при температуре жидкого гелия при различныхнапряжениях, подаваемых на общий затвор. В качестве общего затвораиспользовалась подложка кремния, отделенная от исследуемого образца слоемSiO2 толщиной 100 нм.В четвертой части второй главы, на основании представленных в даннойглаве оригинальных результатов и методик, сформулированы выводы.Такимобразом,вовторойглавепредставленаметодикасозданияразветвленных нитевидных нанокристаллов InAs в процессе химической пучковойэпитаксии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
