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研究生: 朱紋慧
Chu, Wen-Huei
論文名稱: 利用氧化鎵及氧化鋅之奈米結構製作單電子電晶體
The fabrication of single electron transistor utilizing Ga2O3 and ZnO nanostructures
指導教授: 張為民
Zhang, Wei-Min
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 微機電系統工程研究所
Institute of Micro-Electro-Mechancial-System Engineering
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 82
中文關鍵詞: 電子束微影單電子電晶體
外文關鍵詞: single electron transistor, C-AFM, e-beam lithography
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  •   自從積體電路以及場效電晶體發明以後,元件的縮小化一直是技術發展的趨勢與重點,電子元件尺寸的縮小化可以加速電路運作的速度,更可以使元件的積集度提升。在過去幾乎都是由於製造技術的精進,使得元件體積持續縮小,以增加電晶體的密度,而今後,元件尺寸持續縮小必將面臨到新的瓶頸,撇開製程技術不談,目前已遭遇到必須尋找新材料、新結構的問題,且當尺寸小到接近電子波長時,許多的現象將無法完善的解釋小尺寸元件所觀察到的現象,量子現象逐漸明顯,如何利用這些量子現象來造就新的電晶體特性是未來發展的首要工作。
      金屬氧化物因為擁有金屬陽離子與氧陰離子的空缺而具有半導體性質。本篇論文嘗試利用半導體製程常見的技術例如:光學微影、乾式蝕刻和鍍膜,另加上電子束微影等技術,在矽基板上以金屬氧化物的奈米結構來製作單電子電晶體並量測其電性。

     Since the integrated circuit(IC)industries and field effect transistor(FET) have invented, how to reduce the size of the devices is the trend and the key point of technology development. The size reduction of the device can not only speed up the operating rate but also promote the density of the device. In the past, by the advancement of manufacturing technique, the densities of the devices are improved as a result of minimizing the volume of the devices. But in the future, we will certainly meet the new bottleneck appears consequentially in the process. To turn aside the technique of process, we have already faced the problem of looking for new material and structure at present. When the size of the devices approaches to the wavelength of electrons, the properties observed in the small size devices are unable to be explained by classical theories. While the quantum effects are significant gradually, the chief work is to create a new device by taking advantage of quantum properties.
     Metallic oxides appear the semiconductor properties due to the vacancies of the metallic cation and the oxygenic anion. In this study, we took the common process in the semiconductor fabrication such as photolithography, dry etching, evaporation and e-beam lithography and so on. We attempt to make a single electron transistor(SET)utilizing the nanostructures of metallic oxides on the silicon wafer. Besides, the electric properties are characterized by conductive atomic force microscopy(C-AFM).

    中文摘要 ……………………………………………………………………Ⅰ 英文摘要 ……………………………………………………………………Ⅱ 目錄 …………………………………………………………………………Ⅲ 圖目錄 ………………………………………………………………………Ⅴ 第一章 簡介 ………………………………………………………………1 1-1 研究背景……………………………………………………………1 1-2 文獻回顧……………………………………………………………5 第二章 單電子電晶體的原理 ……………………………………………15 2-1 穿隧效應(tunneling effect)…………………………………15 2-2 富勒-諾得漢穿隧(Fowler-Nordheim tunneling)……………17 2-3 電荷效應(charging effect) ……………………………………20 2-3-1 庫倫阻斷(Coulomb blockade)………………………………20 2-3-2 庫倫振盪(Coulomb oscillation)……………………………26 2-4 環境的影響…………………………………………………………29 第三章 實驗流程 …………………………………………………………30 3-1 流程圖………………………………………………………………30 3-2 掃描式電子顯微鏡及其附屬設備(電子束微影系統)……………31 3-2-1 掃描式電子顯微鏡 ……………………………………………31 3-2-1 電子束微影技術(electron beam lithography)……………36 3-3 元件製作步驟………………………………………………………38 3-3-1 晶圓準備及氧化 ………………………………………………38 3-3-2 蒸鍍電極材料 …………………………………………………39 3-3-3 塗佈正光阻 ……………………………………………………40 3-3-4 光學曝光及顯影 ………………………………………………40 3-3-5 濕式蝕刻 ………………………………………………………41 3-3-6 置入奈米結構 …………………………………………………42 3-3-7 電子束微影技術(e-beam lithography)……………………45 3-4 掃描探針顯微術之電性量測原理 ………………………………51 第四章 結果與討論 ………………………………………………………54 4-1 掃描探針顯微術之電性量測………………………………………54 4-2 電性量測系統………………………………………………………61 第五章 結論 ………………………………………………………………70 第六章 參考資料 …………………………………………………………71

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    下載圖示 校內:2006-08-26公開
    校外:2007-08-26公開
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