Одноэлектронный транзистор на основе высокодопированного КНИ
(Кремний-на-Изоляторе).
Радиотехника,1, 78-84 (2008)
Экспериментальные структуры были изготовлены из пластин КНИ, созданных по технологии UniBond, у которых толщина слоя оксида SiO2 составила примерно 140 нм, а толщина верхнего слоя кремния – 60 нм. Перед изготовлением образцов, верхний слой кремния был сильно легирован фосфором так, что проводящие свойства полупроводника стали близки к металлическим.
Полный цикл изготовления структур на основе кремния на изоляторе состоял из следующих основных этапов: · Легирование верхнего слоя кремния при помощи ионной имплантации фосфора ·Рекристаллизация КНИ при помощи термического отжига при температуре 950 °С ·Рентгеновская рефлектометрия пластин КНИ для контроля качества кристаллической решетки ·Электронная литография геометрии транзистора ·Формирование металлической маски при помощи напыления тонкой пленки алюминия ·Формирование структуры транзистора при помощи реактивного ионного травления кремния через металлическую маску. |
Экспериментальный образец одноэлектронного транзистора из высокодопированного КНИ демонстрирует характеристики очень близкие к характеристикам классического одноэлектронного транзистора на основе туннельных переходов Al/AlOx/Al. На ВАХ образца видна отчетливая Кулоновская блокада и модуляция тока, вызванная изменением напряжения на затворе.
Форма и поведение ВАХ кремниевого транзистора очень похожа на форму и поведение классических металлических устройств. При определенном значении напряжения на затворе, транзистор переходит от состояния блокады транспортного тока к состоянию с полной проводимостью. Граничное напряжение блокады на ВАХ образца составляет величину порядка 12-15 мВ, что соответствует зарядовой энергии 120-150 К в единицах температуры. Модуляционные характеристики транзистора имеют периодическую зависимость транспортного тока от напряжения на затворе. При увеличении напряжения между стоком и истоком, ширина области полной блокады тока (I=0) постепенно исчезает, а периодические кривые зависимости тока от напряжения на затворе поднимаются вверх по оси тока, что очень похоже на поведение классических одноэлектронных транзисторов. |