シリコンオキシナイトライド膜や誘電体膜上への自己組織化膜形成とその電気特性評価

氮氧化硅膜和介电膜上自组装膜的形成及其电性能评价

基本信息

批准号：
02J20109
负责人：
中野美紀
金额：
$ 1.41万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

現在、有機分子を用いたデバイスの開発が盛んに行われており、分子の電気的特性を調べるために、走査プローブ顕微鏡や微細加工電極が用いられてきた。分子素子の実用化のためには、電流の増幅効果やゲート電圧引加による分子独特の効果が期待できる微細加工電極を用いた三端子素子の作製が望まれる。さらに、電極ギャップ間距離が数nm以下と短い場合には、分子で電極のギャップ間を架橋できるが、大きな電界効果を望めないことが報告されている。この問題を克服するために、絶縁性分子・金属イオンからなる自己組織化多層膜を、数十nmにギャップ間距離を広げたナノギャップ電極に挟み込んだ。本研究では100-400nmのシリコン酸化膜を持つn-Si基板上に斜め蒸着で作製した20-30nmギヤップのナノ電極に多層膜を挟み電気特性を調べた。その結果、ソース・ドレイン間のギャップが狭い場合には、クーロン振動が観察され、単一電子トンネルトランジスター(SET)として働いていることを室温で確認した。しかし、ギャップが広い場合には、クーロン振動は観察されなかった。電極のギャップ距離が均一でないことから、界面の一部、微小ギャップが薄い部分が量子ドットとして働いているために、ギャップ間距離が狭い電極の場合にのみ、SETの現象が観察できたと考えられる。さらに、酸化膜厚を薄くすることで、クーロン振動の周期が短くなり、電界に対する電流の応答性が良くなったものと考えられる。

目前，使用有机分子的器件正在积极开发，扫描探针显微镜和微加工电极已被用于研究分子的电特性。为了将分子器件投入实际应用，需要使用微细加工的电极来创建三端子器件，通过施加栅极电压，可以期望其具有电流放大效应和分子特有的效应。此外，据报道，当电极间隙之间的距离较短时，例如几纳米或更小，电极间隙可以通过分子桥接，但是不能预期大的电场效应。为了克服这个问题，由绝缘分子和金属离子制成的自组装多层膜被夹在间隙距离为几十纳米的纳米间隙电极之间。在本研究中，我们研究了夹在间隙为 20-30 nm 的纳米电极之间的多层膜的电学特性，该多层膜是通过在具有 100-400 nm 氧化硅膜的 n-Si 基板上倾斜蒸发而制造的。结果，当源极和漏极之间的间隙很窄时，可以观察到库仑振荡，证实该晶体管在室温下充当单电子隧道晶体管（SET）。然而，当间隙较宽时，没有观察到库仑振荡。由于电极之间的间隙距离不均匀，因此认为微间隙较薄的界面部分起到了量子点的作用，因此只有在电极间隙距离较窄的情况下才能观察到SET现象.另外，认为通过减小氧化膜的厚度，可以缩短库仑振荡的周期，提高电流对电场的响应性。