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研究生:陳德修
研究生(外文):De Xiu Chen
論文名稱:薄膜金屬奈米橋的製作
論文名稱(外文):Fabrication of thin-film metal nanobridge
指導教授:周亞謙
指導教授(外文):Ya Chian 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:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
中文關鍵詞:金屬奈米橋點接觸光譜
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本文介紹如何利用半導體製程中常見的技術,諸如:光學曝光微影、濕式蝕刻、乾式蝕刻及真空鍍膜技術等,加上電子束微影技術,製作出一個具有奈米級尺寸的實驗載台,為實驗室接下來的探討分子導電性質或金屬的點接觸光譜 (Point-contact spectroscopy,PCS)之研究作前置作業。內容包括:於第一章導論中簡述實驗的動機。於第二章原理部分中,分別介紹(1)光學曝光微影法及電子束微影法的基本原理及優缺點比較、(2)濕式蝕刻的原理及常見濕式蝕刻中腐蝕液的比較、(3)乾式蝕刻的原理及本實驗使用的反應離子蝕刻機(Reactive Ion Etching,RIE)的基本工作原理,(4)真空蒸鍍金屬膜的原理,(5)最後介紹一下金屬點接觸光譜(Point-contact spectroscopy,PCS)的原理。於第三章實驗部分中,(1)首先就此次實驗中所用的實驗儀器做個介紹、(2)次之詳述整個實驗的流程及所需條件,並附上此實驗載台於各實驗流程的完成示意圖,(3)最後就實驗數據作個陳列及探討。第四章的後記說明了此載台的優點及後續利用價值。

目 錄
論文摘要 …………………………………………………………………………Ⅰ
誌謝 ………………………………………………………………………………Ⅱ
第一章 導論 …………………………………………………….……………..1
第二章 理論部份 …………………………………………….………………..3
2-1微影技術…………………………………………………………………..3
2-1-1光學微影技術 …………………….……………….……….3
2-1-2電子束微影技術…………………………………………….4
2-2濕式蝕刻………………………………………….………………………..6
2-2-1濕式蝕刻液的選擇………………………………………….6
2-2-2非等向性蝕刻形成的三維結構………..…………….……..8
2-3乾式蝕刻……………………………………………….…………………..9
2-3-1反應離子蝕刻…………………….……….………………..10
2-4熱氧化…...……………………….………….……………………………..11
2-4-1濕氧化…………...…………….………………………..... 12
2-4-2乾氧化……..…………….…….………………………..... 13
2-5真空鍍膜……………………………………………….………………….14
2-6點接觸光譜…………………………………………….………………….15
2-6-1緊壓電阻…………...………………………………….....15
2-6-2點接觸光譜…………...……………………………….....15
第三章 實驗部份 ………………..…………………………………………20
3-1實驗儀器介紹…………...…….………………………….....20
掃瞄式電子顯微鏡………………………..………………..20
電子束微影系統…………………………..………………..21
光學曝光機………………………………..………………..22
反應離子蝕刻機…………………………..………………..24
真空蒸鍍機………………………………….……………..26
半導體參數量測系統…………….………………….…...…………..27
實驗流程圖…………………………………...….……………..29
3-2實驗步驟…………...……….………………………….....30
附錄……….……...……….………………………….....37
3-3實驗結果及討論…………...……….………………….....39
濕式蝕刻………………………………….……………..39
乾式蝕刻………………………………….……………..43
電子束微影、顯影及乾式蝕刻…………….…………..45
真空鍍膜………………………………….……………..49
電性量測………………………………….……………..50
點接觸光譜……………………………….……………..52
第四章 後記 ………………………………………………………………55
參考資料目錄 …………………...…………………………………………….

文獻
01‧”半導體製程技術導論”,Hong Xiao著,羅正中、張鼎張譯,台灣培生教育 出版股份有限公司
02‧”VLSI製造技術”,莊達仁編著,高立圖書有限公司
03‧英代爾公司的網頁:http://www.intel.com/research/silicon/mooreslaw.htm
04‧”Molecilar-Scale Electronics”,by Mark A. Reed,Proceeding Of the IEEE,Vol.87,No.4,April 1999
05‧”Machanism of Electron Conduction In Self-Assembled Alkanethiol Monolayer Devices”,by Wenyoung Wang,Takhee Lee,and Mark A. Reed,Phys. Rev. B (2003)
06 ‧"Nanoscale metal/self-assembled monolayer/metal heterostructures",by C. Zhou, M.R. Deshpande, M.A. Reed, and J.M. Tour,Applied Physics Letters 71, 611 (1997)
07‧"Observation of a Large On-Off Ratio and Negative Differential Resistance in an Electronic Molecular Switch",by J. Chen, M. A. Reed, A. M. Rawlett,and J. M. Tour,Science, 286, 1550 (1999)
08‧"Molecular Electronic Devices",by J. Chen,T. Lee, J. Su,W. Wang, M.A. Reed, A.M. Rawlett, M. Kozaki, Y. Yao, R. C. Jagessar,S. M. Dirk,D. W. Price,J. M. Tour, D.S. Grubisha,and D. W. Bennett,in "Molecular Nanoelectronics" edited by M.A. Reed and Takhee Lee, American Scientific Publishers
09‧"Molecular Electronic Devices",by J. Chen, T. Lee, J. Su,W. Wang,and M.A. Reed, in "Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology" edited by H.S. Nalwa, American Scientific Publishers
10‧”Point-contact spectroscopy in metals”,by A. G. M. Jansen,A. P. van Gelder,and P. Wyder,Journal Physics C:Solid State Physics,13,6073-6118
11‧”Point-contact spectroscopy”,by A. M. Duif,A. G. M. Jansen,and P. Wyder,Journal Physics:Condensed Matter,1,3157-3189
12‧“Fabrication of thin-film metal nanobridges”,by K. S. Ralls and R. A. Buhrman,Applied Physical Letter,55,2459-2461
13‧”Fabrication of metallic nanoconstrications”,by P. A. M. Holweg,J. Caro,A. H. Verbruggen,and S. Radelaar,Microelectronic Engineering,11,27-30
14‧”Metallic point contacts formed by physical vapor deposition and chemical vapor deposition:microscopy study and point-contact spectroscopy”,by N. N. Gribov,J. Caro,T. G. M. Qosterlaken,and S. Radelaar
15‧”淺談微影蝕刻技術”,陳啟東著,物理雙月刊,二十一卷四期
16‧”半導體器件:物理與工藝”,施敏著,王陽元譯,科學出版社
17‧”Anisotropic Etching of Crystalline Silicon in Alkaline Solutions I. Orientation Dependence and Behavior of Passivation Layers”,by H. Seidel, L. Csepregi, A. Heuberger,and H. Baumgartel,Journal of Electrochemical Society,137,3612-3626
18‧“固體物理學”,黃昆原著,韓汝琦改編,高等教育出版社
19‧”Wet Etching and Bulk Micromachining Fundamentals of Micromachining”,by Bruce K. Gale,http://www.eng.utah.edu/
20‧http://ceiba.cc.ntu.edu.tw/522U4510/ch3-2-1.htm
21‧http://www.jeol.com/sem/jsm_6500f.html
22‧”The Use of the Scanning Electron Microscope”,by J. W. S. Hearle,J. T. Sparrow,and P. M. Cross,Pergamon Press Ltd
23‧碩士論文”奈米碳管成長的起始階段”, 張德智著,清華大學
24‧http://www.union.co.jp/english/product-e/p-semi-e/ema-e.html
25‧http://www.oxinst.com/PLMPSC15.htm
26‧http://www.keithley.ru/
27‧”Wet-Chemical Etching and Cleaning of Silicon”,by Michael H. Jones,and Stephen H. Jones,http://www.virginiasemi.com/
28‧”Silicon wet orientation-dependent(anisotropic)etch rates”,by K. R. Williams,Properties of Crystalline Silicon,London,1999
29‧”Anisotropic Etching of Silicon on {111} and Near {111} Planes”,by Songsheng Tan,Robert Boudreau,and Michael L. Reed,Sensors and Materials,Vol.13,No.5,303-313
30‧”Wet Etching of Silicon”,by Anthony Ferguson,and Ming Liu,http://www.enee.umd.edu/class/enee416.S2002/report4.pdf
31‧彈道運輸方式:When the impurities of a microstructure are negligible and the electrons are only scattered by the walls of the cavity,we enter than the ballistic regime.

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