ナノメータ微粒子薄膜ブリッジ接合を用いた単電子デバイスの研究

纳米颗粒薄膜桥接单电子器件研究

基本信息

批准号：
09233214
负责人：
吉川信行
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

接合寸法が数nm以下の微小トンネル接合の2次元アレイからなる微粒子薄膜は、2次元伝導性を有するため、単電子トンネル効果が不鮮明となる。一方、我々は、微粒子薄膜のサイズを電荷ソリトン長よりも小さくすることで、その特性が疑ゼロ次元的になることを指摘した。また窒化ニオブ微粒子薄膜を用いたナノメータスケールの微粒子薄膜ブリッジ接合において、明確な単電子トンネル効果を観測し、電荷KT転移温度が外部電界の印加に対して敏感に変化することを見いだした。本年度では、ナノメータスケールの微粒子薄膜ブリッジ接合における電荷KT転移温度が、外部電界の印加に対して劇的に変化することを利用し、高感度電界効果デバイスの実現を目指した。その結果、以下の知見が得られた。(1)良好な微粒子構造を有する微粒子薄膜の探索とその構造の評価を行い、Pd微粒子薄膜が、微粒子粒径が小さく均一で良好な微粒子構造を持つことを明らかにした。(2)Pd微粒子薄膜を用いたブリッジ素子を作成し、低温での伝導特性を調べた。これにより、低温での電子伝導特性が、正負の電荷ソリトンの結合に起因した電荷KT効果に支配されることを見出した。また、理論から導かれる、KT転移温度と実験から得られた温度とを比較し、微粒子薄膜におけるKT転移温度が理論値よりも小さくなること、これらの転移温度の減少は、微粒子薄膜上の電荷トラップ効果に起因することを明らかにした。(3)Pd微粒子薄膜をチャネルとした電界効果素子の製作を試みたが、Pdのシリサイドの形成により、良好なゲート絶縁膜が作成できず、今後の課題となった。

由结尺寸为几纳米或更小的微隧道结二维阵列组成的细颗粒薄膜具有二维导电性，因此单电子隧道效应变得不清楚。另一方面，我们指出，通过使粒子薄膜的尺寸小于电荷孤子长度，其性质变得准零维。我们还利用氮化铌细颗粒薄膜在纳米级细颗粒桥结中观察到明显的单电子隧道效应，并发现电荷KT转变温度对外部电场的施加敏感地变化。今年，我们的目标是利用纳米级颗粒薄膜桥结中的电荷 KT 转变温度响应外部电场的应用而发生急剧变化的事实，实现高度灵敏的场效应器件。结果，获得了以下发现。 (1)我们寻找具有良好细颗粒结构的细颗粒薄膜并对其结构进行评价，发现Pd细颗粒薄膜粒径小、均匀，细颗粒结构良好。 (2)我们使用Pd微粒薄膜制作了电桥器件，并研究了其在低温下的传导特性。结果，我们发现低温下的电子传导特性主要由正负电荷孤子结合引起的电荷KT效应主导。此外，我们将理论推导的KT转变温度与实验获得的温度进行比较，发现细颗粒薄膜中的KT转变温度小于理论值，并且这些转变温度的降低是由于发现微粒子薄膜上的电荷是由陷阱效应引起的。 (3)尝试制作使用Pd微粒薄膜作为沟道的场效应器件，但由于Pd硅化物的形成，无法制作良好的栅极绝缘膜，这是未来的问题。