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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳志嘉
研究生(外文):Zhi Jia Chen
論文名稱:單電子電晶體結構的製作
論文名稱(外文):Fabrication of Single Electron Transistor
指導教授:周亞謙
指導教授(外文):Y. C. Chou
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:物理學系
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:68
中文關鍵詞:單電子電晶體電子束微影技術濕式蝕刻乾式蝕刻電化學機制正光阻負光阻
外文關鍵詞:SETSOIAFMPMMAcalix[6]arene
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本論文主要研究製作奈米單電子電晶體(single electron transistor,SET)結構,在SOI(silicon on insulator)晶片,嘗試以不同方式製作結構。首先利用AFM在樣品主動區域部分,以電化學機制氧化局部p-doped Silicon,配合濕式蝕刻(wet etch)嘗試製作SET結構。第二個方式改採用電子束微影技術(electron beam lithography),在鋪有正光阻poly methylmethacrylate(PMMA)的樣品主動區域部份曝光,利用活性離子反應器(Reactive ion etcher,RIE),通入CHF3和SF6兩種氣體進行乾式蝕刻(dry etch),嘗試做出SET結構。最後的方法是以電子束微影技術,直接在鋪有負光阻hexaacetate p-methylcalix[6]arene(MC6AOAc)的SOI樣品上直接定義出SET圖案,利用乾式蝕刻,轉移光阻圖案於p-doped Si層,並將原先保留在p-doped Si層上的光阻與圖案外的p-doped Si層完全移除。最後將樣品置於高溫、乾燥高純氧氣下,以熱氧化(thermal oxidation)的方式,除縮小Si奈米直線線寬和高度外,同時於Si奈米線兩端與電極連接部份將被壓縮成比其他部分更小尺寸,此時Si奈米線兩端與電極連接部份即為SET結構。最後可製作出尺寸大小約為寬30nm以下的奈米線結構,並探討實驗結果。

目 錄
摘要
致謝
目錄
圖目錄
表目錄
第一章 緒論………………………………………………………………….1
1-1 顯微技術發展……………………………………………………………1
1-2 元件製程發展……………………………………………………………2
1-3 單電子電晶體簡介與發展………………………………………………3
1-4 論文大綱…………………………………………………………………4
第二章 單電子電晶體原理………………………………………………….6
2-1 Tunneling Hamiltonian method……………………………………..6
2-2 雙接合點系統………………………………………………………..10
2-3 單電子電晶體………………………………………………………..16
第三章 元件製程方法與結果………………………………………………21
3-1 原子力顯微儀微影製程………………………………………………21
3-1-1 AFM原理與電化學機制………………………………………………21
3-1-2 樣品準備以及結構製作………………………………………………23
3-1-3 實驗結果………………………………………………………………26
3-2 電子束微影技術製程……………………………………………………29
3-2-1 場發射掃描式電子顯微鏡簡介………………………………………29
3-2-2 電子束微影技術與系統簡介…………………………………………30
3-2-2-1 電子束散射效應(scattering)…………………………………31
3-2-2-2 充電效應(charging effect)…………………………………33
3-2-2-3 加熱效應…………………………………………………………33
3-2-3 樣品準備與結構製作-(方法I)…………………………………34
3-2-3-1 樣品準備……………………………………………………………34
3-2-3-2 圖形設計與圖案轉移………………………………………………35
3-2-3-3 乾式蝕刻-活性離子反應器(Reactive Ion Etcher,RIE)…37
3-2-3-4 實驗結果……………………………………………………………39
3-2-4 樣品準備與結構製作-(方法II)…………………………………50
3-2-4-1 樣品準備……………………………………………………………50
3-2-4-2 圖形設計與圖案轉移………………………………………………51
3-2-4-3 實驗結果……………………………………………………………55
第四章 實驗結果與討論……………………………………………………62
4-1 利用探針顯微術的電化學機制在元件主動區域製作SET結構………62
4-2 利用電子束微影技術在鋪有正光阻元件主動區域製作SET結構……62
4-3 利用電子束顯微技術直接在鋪有負光阻SOI晶片定義SET結構………63
4-4 論文總結……………………………………………………………………………66
參考資料……………………………………………………………………67

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