纳米电子技术郑丽芬
新型高性能半导体纳米线电子器件和量子器件共18页word资料
项目名称：新型高性能半导体纳米线电子器件和量子器件首席科学家：徐洪起北京大学起止年限：2019.1至2019.8依托部门：教育部中国科学院一、关键科学问题及研究内容国际半导体技术路线图（ITRS）中明确指出研制可控生长半导体纳米线及其高性能器件是当代半导体工业及其在纳米CMOS和后CMOS时代的一个具有挑战性的科学任务。
本项目将针对这一科学挑战着力解决如下关键科学问题：（1）与当代CMOS工艺兼容、用于新型高性能可集成的纳电子器件的半导体纳米线阵列的生长机制和可控制备；（2）可集成的超高速半导体纳米线电子器件的工作原理、结构设计及器件中的表面和界面的调控；（3）新型高性能半导体纳米线量子电子器件的工作模式、功能设计和模拟、载流子的基本运动规律。
根据这些关键科学问题，本项目包括如下主要研究内容：(一)新型半导体纳米线及其阵列的可控生长和结构性能表征在本项目中我们将采用可控生长的方法来生长制备高品质的InAs、InSb 和GaSb纳米线及其异质结纳米线和这些纳米线的阵列。
生长纳米线的一个重要环节是选取衬底，我们将研究在InAs衬底上生长高品质的InAs纳米线，特别是要研究在大晶格失配的Si衬底上生长InAs纳米线的技术。
采用Si衬底将大大降低生长成本并为与当代CMOS工艺的兼容、集成创造条件。
关于InSb和GaSb纳米线的制备，人们还没有找到可直接生长高品质InSb和GaSb纳米线的衬底。
我们将研究以InAs纳米线为InSb和GaSb纳米线生长凝结核的两阶段和多阶段换源生长工艺，探索建立生长高品质InSb和GaSb纳米线及其InAs、InSb和GaSb异质结纳米线的工艺技术。
本项目推荐首席徐洪起教授领导的小组采用MOCVD 技术已初步证明这种技术路线可行。
我们将进一步发展、优化InSb和GaSb纳米线的MOCVD生长工艺技术，并努力探索出用CVD和MBE生长InSb和GaSb纳米线的生长技术。
CVD是一种低成本、灵活性高的纳米线生长技术，可用来探索生长大量、多样的InSb、InAs和GaSb纳米线及其异质结，可为项目前期的纳米器件制作技术的发展提供丰富的纳米线材料，也可为MOCVD技术路线的发展提供技术参考。
辉光放电电解等离子体法制备纳米材料及形成机理研究
辉光放电电解等离子体法制备纳米材料及形成机理研究辉光放电电解等离子体法制备纳米材料及形成机理研究引言：纳米材料以其特殊的物理、化学和电子性质，被广泛应用于能源、环境、医药和电子等领域。
辉光放电电解等离子体（GDED）法作为一种新兴的纳米材料制备技术，具有简便、高效、环保等优点，广受关注。
本文旨在探讨辉光放电电解等离子体法制备纳米材料及其形成机理。
一、辉光放电电解等离子体法制备纳米材料的原理辉光放电电解等离子体法是通过将两电极浸入电解质溶液中，在外加电场作用下，产生辉光放电等离子体的一种制备方法。
电解质溶液中的阳、阴离子在电场作用下被电离，形成气体或溶质的高能量中间态，进而反应生成纳米材料。
此法具有制备范围广、材料性能可调控、反应时间可控等优势。
二、辉光放电电解等离子体法制备纳米材料的工艺参数优化在制备纳米材料的过程中，工艺参数的优化对于材料性能具有重要影响。
首先是电压的选取，较低的电压可控制纳米材料的尺寸大小，而较高的电压有助于形成均匀的纳米材料。
其次是电解液的浓度和离子种类的选择，合适的浓度和离子种类可以提供足够的反应物，促进纳米材料的形成。
最后是电解液的温度，适当的温度有助于控制反应速率，提高纳米材料的产率。
三、辉光放电电解等离子体法制备纳米材料的形成机理辉光放电电解等离子体法制备纳米材料的形成机理涉及到离子电离、离子激发、再结晶和沉积等多个过程。
首先是电解液中的离子电离，电解质溶液中的阴、阳离子在外加电场作用下发生电离，产生自由电子、气体等高能量中间态。
接着是离子的激发，将离子通过辉光放电等离子体激发到高能级状态，激发后的离子能够参与化学反应，进而形成纳米材料。
最后是纳米材料的形成，激发后的离子在电场的作用下再结晶和沉积，形成稳定的纳米材料。
四、辉光放电电解等离子体法制备纳米材料的应用辉光放电电解等离子体法制备的纳米材料在各个领域都有着广泛的应用。
在电子领域，制备的纳米材料具有良好的导电性和光学特性，可用于光电器件的制备。
单电子晶体管及其SPM加工方法
单电子晶体管及其SPM加工方法
郑丽芬;刘庆纲;胡小唐
【期刊名称】《微纳电子技术》
【年(卷),期】2002(39)7
【摘要】在电子技术领域,高度集成化是人们不断追求的目标,纳米电子器件迎合了人们的这种需要,将逐步取代微电子器件成为芯片的主要单元。
单电子器件以其高效、高功能、高速、低耗(可在常温下工作)、高集成化及经济可靠等优点受到了人们的广泛重视。
纳米电子器件具有纳米量级,因而许多科研人员都致力于寻求一种良好的加工方法。
SPM电场诱导氧化方法以其简单性和低成本越来越受到人们的广泛重视。
主要介绍了单电子晶体管(SET)的结构及基本原理,着重介绍了大气状态下用SPM电场诱导氧化加工的制作原理。
【总页数】4页(P9-12)
【关键词】单电子晶体管;SPM;加工方法;场诱导氧化
【作者】郑丽芬;刘庆纲;胡小唐
【作者单位】天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN320.5
【相关文献】
1.铟量子点实现单电子晶体管方法 [J], 郭荣辉;赵正平;郝跃;刘玉贵;武一斌;吕苗
2.一种单电子晶体管的模拟新方法 [J], 陈亚琦;谭乔来
3.背景电荷对单电子晶体管性能的影响及解决方法 [J], 陈学军;蔡理
4.基于单电子晶体管细胞神经网络的实现方法 [J], 刘河潮;蔡理;王森
5.基于主方程单电子晶体管模拟新方法 [J], 何怡刚;彭浴辉;李必安;李亨;刘慧;方葛丰
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碳纳米管场发射阴极电泳法制备及场发射特性研究
Ｃａ ｂ ｎ Ｎａ ｏ ｕ ｅ ｅｄ Ｅｍ ｉｓｏ ｔ ｄ ｒ ｏ ｎ ｔ ｂ ｓ Ｆｉｌ ｓｉｎ Ｃａ ｈｏ ｅ
ＷＥ ｏｇｉｎ ＬＮ ｕｕ ，Ｗ ＮＧＸａｊ ＱＵ Ｎ Ｘａ ｇ。 Ｈ ＮＧ Ｇ ｏ ｏｇ Ｎ Ｙｎ ｌ ｇ， Ｉ Ｚ ｌｎ ａ Ａ ｉｏ ｕ。 Ａ ｉｎ Ｚ Ａ ｕｈ ｎ
丝 网 印刷 法 将含 有 Ｃ Ｔ 的有 机浆 料 印刷 在玻 Ｎｓ 璃 基底上 ， 这种 方法 可 以实现 阴极 任意 大尺 寸 ， 但是
第３ ３卷 第 ６期
２１ ０ ０年 １ 月 ２
电 子 器 件
Ｃｈｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｏ ｌ ｔ ｎ Ｄｅ ｉｅ ｉｅ ｅＪ ｕ ｌ ｆＥ ｅ ｒ ｖｃ ｓ ｎ ｃｏ
Ｖ０ ． ３ Ｎｏ ６ １３ ．
Ｄｅ ． ２ ０ ｅ ０１
Ｅｅ ｔ０ ｈ ｒｔ ｐ ｓ ｉｎａ ｄＦｅｄＥ ｓｉｎＰ ｏ ｅｔ ｓｏ ｌｃｒ ｐ ０ ｅｉ Ｄｅ ｏｉｏ ｎ ｉｌ ｍｉ ｏ ｒ ｐ ｒｉ ｆ ｃ ｔ ｓ ｅ
品具 有 较 好 的 场 发射 稳定积； 场发射
中图分类 号 ：６ ２ ４ ０４ ．
文献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ：０ ５—９ ９ （０ ０ ０ ０ ５ ０ １０ ４ ０ ２ １ ） ６— ６ ９— ５
碳 纳 米 管 （ ａｂｎ Ｎ ｎｔｂ ｓ Ｃ Ｔ ） 有 极 小 Ｃ ｒｏ ａ ｏ ｅ ， Ｎ ｓ 具 ｕ 的曲率半径 ， 极高 的长径 比 、 高 的电 导率 、 越 的 极 卓
表面修饰和电场对氮化镓薄膜电学性质的调控机理研究
2016 NO.05SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION动力与电气工程23科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 大块氮化镓具有很多独特的物理性质，在光学、电学、自旋电子学等领域具有广泛的应用。
近期二维纳米薄膜结构及电学等性质备受关注，这是由于其存在较大的表面体积比，表面对其物理和化学性质起着至关重要的作用。
发生表面重构的纳米薄膜的能隙将会由表面态所决定的，由此表面修饰对不同厚度纳米薄膜的性质有着重要的调控作用[1]。
而电场对二维半导体纳米材料的性质也有重要的调控作用[2]，如完全氢化的锗薄膜在外电场作用下可由导体转变为金属[3]。
在该文中，研究表面修饰和电场对氮化镓纳米材料电学性质的调控作用将会为其在新型纳米电子器件领域的发展提供重要的理论指导意义。
1 模拟方法模拟计算采用基于密度泛函理论的DMol3模块[4]，相关交换函数使用广义梯度近似GGA中PBE方法。
核处理方法使用密度泛函理论半核赝势。
基本设置使用双数字极化。
k点设置为17×17×1。
能量收敛公差，最大力收敛和位移分别为1.0×10-5Ha，0.002Ha/，和0.005。
2 模拟结果与数据分析没有表面修饰的氮化镓纳米薄膜结构优化后，其原子结构为类石墨平面结构，如图1(a)所示；随着层厚的增加，其间接能隙降低量较小（图2）。
该研究结果与以前报道的结果一致[1]。
对于表面镓原子和氮原子分别进行氢化、氟化或氯化得到的氮化镓纳米薄膜（A-GaN-B），其原子结构示意图如图1(b)所示，Cl-GaN-Cl 和Cl-GaN-H薄膜在双层时可转变为导体。
而对于H-GaN-H、F-GaN-F及F-GaN-H薄膜，F-GaN-H纳米薄膜在层厚相同时，能隙值最小。
由此可见，表面修饰可有效调节不同厚度的氮化镓纳米薄膜的能隙。
对表面修饰的氮化镓纳米薄膜施加垂直电场[见图1(b)]，从B 到A方向的电场F为正电场，相反方向的电场为负电场。
固态纳米孔高能束制造方法
固态纳米孔高能束制造方法*陈 威1,2， 郑李娟1,2， 艾思棋1,2， 刘佑明1,2， 王成勇1,2， 袁志山1,2（1. 广东工业大学, 广东省微创手术器械设计与精密制造重点实验室, 广州 510006）（2. 广东工业大学 机电工程学院, 广州 510006）摘要 固态纳米孔因具有机械性能好、稳定性强、形状易控的优点，在基因检测、蛋白质检测、能量转换、物质分离以及水净化等领域显示出巨大的潜力，并引起众多研究人员关注。
其中，形状可控、高效的固态纳米孔制造技术是现实固态纳米孔应用的前提。
目前，在常见的固态纳米孔制造方法中，高能束制造方法具有高效率、高精度、高可控制造的优势。
本文重点概述高能电子束、聚焦离子束、激光刻蚀法和离子径迹刻蚀法等4种固态纳米孔制造方法及其基本原理，并讨论上述方法的优缺点及其大规模可控制造的可行性。
关键词 固态纳米孔；高能束制造；制造方法中图分类号 TB383; TN249 文献标志码 A 文章编号 1006-852X(2023)01-0001-09DOI 码 10.13394/ki.jgszz.2023.0009收稿日期 2023-01-15 修回日期 2023-02-04纳米孔传感器是近年来发展迅速的单分子级检测生物传感器。
该传感器的工作原理如图1所示：利用纳米孔薄膜隔绝两侧溶液，在纳米孔薄膜两侧施加一定的电压，驱动带电生物分子穿过纳米孔，并引起物理占位，进而反映在离子电流中，即形成阻塞电流[1]；通过分析阻塞电流信号间接获得所测生物分子信息。
KASIANOWIZ 等[1]在COULTER 专利[2]的基础上提出了纳米孔检测方法，首次使用直径仅为2.6 nm 的α-溶血素生物孔，在电场的作用下让单链DNA 分子穿过纳米通道获得阻塞电流信号。
通过检测阻塞电流的幅值与时间特性，原则上可以直接、快速实现单分子序列的检测。
这项研究展示了纳米孔检测技术在DNA 测序等单分子检测上的巨大潜力，纳米孔传感器也随之成为研究的热点之一。
一种二维Ni-Ir多孔纳米片及其制备方法与应用[发明专利]
![一种二维Ni-Ir多孔纳米片及其制备方法与应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/eca7f6be6429647d27284b73f242336c1eb930b1.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011572984.2(22)申请日 2020.12.24(71)申请人 南京师范大学地址 210000 江苏省南京市鼓楼区宁海路122号(72)发明人 唐亚文 刘启成 刘嘉琪 周心怡 徐林 孙冬梅 邱晓雨 (74)专利代理机构 南京经纬专利商标代理有限公司 32200代理人 殷星(51)Int.Cl.C25B 11/075(2021.01)C25B 11/054(2021.01)C25B 1/04(2021.01)(54)发明名称一种二维Ni-Ir多孔纳米片及其制备方法与应用(57)摘要本发明公开了一种二维Ni ‑Ir多孔纳米片及其制备方法与应用，以镍氰化物、铱盐作为前驱体，经过油浴热制得二维层状结构的Hoffman型配合物前驱体，再经过高温煅烧氧化后，在特定的电化学窗口下还原得到一种二维Ni ‑Ir多孔纳米片。
与传统制备方法相比，本发明方法工艺操作简单，用去离子水即可除去溶液中的杂离子，煅烧氧化过程不会释放温室气体，电化学还原过程干净环保无污染。
本发明方法制备得到的二维Ni ‑Ir多孔纳米片纯度极高，具有比表面积大，活性位点多，电子传导性好，结构稳定等优点，对析氧展现出优异的电催化活性。
权利要求书1页 说明书8页 附图5页CN 112795950 A 2021.05.14C N 112795950A1.一种二维Ni ‑Ir多孔纳米片，其特征在于，以镍氰化物、铱盐作为前驱体，经过油浴热制得二维层状结构的Hoffman型配合物前驱体，再经过高温煅烧氧化后，在特定的电化学窗口下还原得到一种二维Ni ‑Ir多孔纳米片。
2.基于权利要求1所述的一种二维Ni ‑Ir多孔纳米片的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，二维层状结构的Hoffman型配合物前驱体的制备以镍氰化物、铱盐作为前驱体，经过70‑90℃油浴热，反应30‑90 min，将反应后体系离心处理后，固体用水洗数次即可制得二维层状结构的Hoffman型配合物前驱体；步骤2，二维Ni ‑Ir多孔纳米片的制备将干燥后的二维层状结构的Hoffman型配合物前驱体置于管式炉内，以程序性升温至250‑340℃ 煅烧氧化2‑3 h后，待冷却至室温，将所得材料负载在碳布上，经过特定的电化学窗口下还原得到二维Ni ‑Ir多孔纳米片。
纳米电子技术
谐振晶体管，电路和系统－共振隧道效应 超高速逻辑开关－电子束高迁移率 极大容量存储器－量子点的可积蓄电子原 理 单电子晶体管（包括单电子开关和单电子 存储器) －库仑阻塞效应，单电子振荡和 隧穿效应
单电子对晶体管，电路和系统－单电子对隧 穿效应，布洛赫振荡 单磁通量子晶体管－二维超导体量子面的磁 通量子化 无导线集成电路－四个量子点组成一个单元， 多个单元连在一起，单元之间的电子运动以 耦合方式进行，从而实现信号传递 单原子开关和存储器，分子线，分子开关和 存储器
可在任何条件下工作。非常适用于研究生物 样品和在不同实验条件下对样品表面的表征。 在得到样品表面形貌的同时亦可得到扫描隧 道谱（STS），可研究表面的电子结构。 针尖可操纵单个分子或原子，可对表面进行 纳米尺度上的微细加工，包括刻蚀，阳极氧 化。
光刻技术与STM加工技术相结合
典型器件
单电子晶体管的发现促进了纳米电子学的发 展。单电子隧穿可应用于对高频电磁波辐射 的灵敏检测，尤其在远红外波段范围；单个 电子还可作为传递信息的载体；目前已有标 准DC电流源和超灵敏静电计的报导。
高电子迁移率晶体管（HEMT）
HEMT结构图
纳米电子学中超高密度信息存 储
信息科学作为未来新兴高科技产业的先导，在 世界上的发展已被人们公认，其中电子学是重 要的组成部分。诺贝尔奖金获得者德国物理学 家Von Klitzing在1997年预言：2030年将能实 现纳米电子器件。伴随着这一过程，作为电子 学主流器件之一的信息存储器件的存储密度将 达到很高的程度。（1013Bit/cm2 ）
相关原理
各种量子效应：量子隧穿效应，量子相 干性，量子波动性，弹道电子运输，量 子尺寸效应，库仑阻塞，单电子振荡， 布洛赫振荡和奇异导电性等。 超导体－导体－半导体－绝缘体异质界 面量子波和异质结量子点的物理效应。
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典型器件
纳米电子器件及相应原理：
谐振晶体管，电路和系统－共振隧道效应
超高速逻辑开关－电子束高迁移率
极大容量存储器－量子点的可积蓄电子原 理
单电子晶体管（包括单电子开关和单电子 存储器) －库仑阻塞效应，单电子振荡和 隧穿效应
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单电子对晶体管，电路和系统－单电子对隧 穿效应，布洛赫振荡
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光刻技术
纵向加工技术－分子束外延（MBE），金 属有机气象沉积（MOCVD），原子层外 延技术（ALE）。现已实现单原子层薄膜 生长，材料纵向尺寸控制精度已高达2A。
横向加工技术－高分辨率电子束和聚焦离 子束技术。制作出的“纳米印刷机”，用 无机抗蚀剂已做出小于10nm的线宽。
3
发展目标
纳米技术的诞生使人类改造自然的能力直接延 伸到原子和分子，其最终目标是直接以原子分 子在纳米尺度上制造特定功能的产品。 纳米电子学是纳米技术的重要组成部分，其最 终目标是将集成电路的几何结构进一步减小， 研制出由单原子或单分子构成的并室温能用的 的各种器件（纳米电子器件或量子器件）。
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多隧道结之间的牵连效应。在某纳米点 输入或取出一个电荷时，多隧道结之间 会产生牵连影响，这种影响应深入研究 并加以利用。
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纳米电子器件
也称量子器件，是利用量子效应及其它电 学光学原理，采用纳米硅薄膜及其他材料 制作的量子功能器件。主要通过控制电子 波动的相位来进行工作。量子器件能实现 更高的响应速度和更低的功耗，是一代超 高速，超容量，超微型，低功耗的器件。
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纳米电子器件
组成部分 相关原理 加工技术 典型器件
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组成部分
1. 纳米点
1. 有两种制作办法，一种是场蒸发，要求粒度在 10nm
2. 以上，制作容易但一致性差，制作纳米点阵比较方 便；
3. 另一种是电化学方法，粒度大小容易控制，精度比 较
4. 一致（Au，CdS）
2. 纳米隙绝缘层
单磁通量子晶体Biblioteka －二维超导体量子面的磁 通量子化无导线集成电路－四个量子点组成一个单元， 多个单元连在一起，单元之间的电子运动以 耦合方式进行，从而实现信号传递
单原子开关和存储器，分子线，分子开关和 存储器
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具有量子点结构的硅器件
将n型c－si在1050度干氧中热氧化生长1000A的sio2层，光刻出 40×40um的窗口，在窗口区淀积一层200A厚的a－si层，再在 800度的N2和o2（8：1）使a－si层氧化和晶化形成量子点结构。
纳米电子技术与电子器件
郑丽芬
01/11/10
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纳米电子技术与电子器件
1. 纳米技术与纳米电子学 2. 纳米电子器件 3. 纳米电子学中超高密度信息存储 4. 纳米电子学研究的现状发展前景
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纳米技术与纳米电子学
1. 发展目标 2. 基础研究 3. 研究中需要解决的课题
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单电子晶体管
单电子隧穿现象
如果有一纳米微粒尺寸足够小且与其周围外 界在电学上是绝缘的，它与外界之间的电容 可小到10－16F，在这种情况下，某个电子隧 穿进入该微粒，它会阻止第二个电子再进入 该微粒，否则会导致系统总能的增加，因而 可人为控制电子逐个穿进出该微粒，实现单 电子隧穿过程。
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单电子晶体管的发现促进了纳米电子学的发 展。单电子隧穿可应用于对高频电磁波辐射 的灵敏检测，尤其在远红外波段范围；单个 电子还可作为传递信息的载体；目前已有标 准DC电流源和超灵敏静电计的报导。
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高电子迁移率晶体管（HEMT）
HEMT结构图
1. 可以在导电基底，纳米点，SPM针尖上制作。
3. 纳米线
场蒸发；考虑采用原子可编或辑p有pt 机分子操纵方法作少量纳10
相关原理
各种量子效应：量子隧穿效应，量子相 干性，量子波动性，弹道电子运输，量 子尺寸效应，库仑阻塞，单电子振荡， 布洛赫振荡和奇异导电性等。 超导体－导体－半导体－绝缘体异质界 面量子波和异质结量子点的物理效应。
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可在任何条件下工作。非常适用于研究生物 样品和在不同实验条件下对样品表面的表征。
在得到样品表面形貌的同时亦可得到扫描隧 道谱（STS），可研究表面的电子结构。
针尖可操纵单个分子或原子，可对表面进行 纳米尺度上的微细加工，包括刻蚀，阳极氧 化。
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光刻技术与STM加工技术相结合
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STM（SPM）超微细加工技术
具有原子极的极高分辨率。
可实时的得到在实空间中表面的三维图象， 用于具有周期性和不具有周期性的表面结构 研究，非常有利于对表面反应，扩散等动态 过程的研究。
可以得到单个原子层表面的局部结构，而不 是对体相的平均性质。因此可以得到局部的 表面缺陷和表面吸附体所引起的表面重构。
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高温铜氧化物超导体正常态的奇异特性， 二维导电性导致的电子波，电子对波和 磁通线运动效应。
单电子电子学，单电子对电子学和单磁 通量子电子学的对偶性。
原子与分子自组装机制。
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加工技术
纳米级元器件主要包括两方面： 1）纳米级超细粉料制成的元器件 2）纳米级半导体器件和集成电路 我们主要介绍第二各方面的加工技术
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基础研究
自上而下，提高集成度 自下而上，将有机无机材料尺寸逐渐增 大加工组装成纳米极器件（投资较少）
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研究中需要解决的课题
量子隧穿效应。首先要考虑纳米点的材 料和能级特性，还要考虑纳米隙的结构， 绝缘材料和缺陷。
载流子的相干性。在微电子器件中不用 考虑载流子的相位作用，而在纳米器件 中经弹性碰撞后，载流子的相位关系仍 保留，因此载流子的振幅与相位都应考 虑并加以利用。
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纳米电子学中超高密度信息存 储
信息科学作为未来新兴高科技产业的先导，在 世界上的发展已被人们公认，其中电子学是重 要的组成部分。诺贝尔奖金获得者德国物理学 家Von Klitzing在1997年预言：2030年将能实 现纳米电子器件。伴随着这一过程，作为电子 学主流器件之一的信息存储器件的存储密度将 达到很高的程度。（1013Bit/cm2 ）