Современная электроника №5/2023

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 9 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 5 / 2023 общее потребление микросхем , разра - ботанных на основе SET- устройств . В целом , среди основных при - влекательных особенностей SET- транзисторов можно отметить : низ - кое энергопотребление , высокую чувствительность , минимальные размеры , высокую скорость работы , простую схему подключения , воз - можность совместной работы с CMOS- транзисторами . Базовые технологии изготовления SET- транзисторов На раннем этапе развития SET- транзисторов для их изготовления использовались методы электронной литографии , позволившие изготовить образцы с металлическими туннель - ными переходами субмикронных раз - меров и продемонстрировать общие принципы работы одноэлектронных транзисторов [9]. Дальнейшее развитие техноло - гий продвигалось по двум основным направлениям : физическому и хими - ческому . Физические методы по большей части базировались на различных ком - бинациях тонкоплёночных и литогра - фических технологий . Химические методы в основном были направлены на синтез квантовых точек . Наибольшего успеха в этой обла - сти удалось добиться в области техно - логий коллоидного синтеза . Более под - робно об этом было сказано в первой части статьи . В настоящее время существует доста - точно много различных способов , позволяющих изготовить образцы SET- транзисторов в лабораторных услови - ях , таких , например , как : ● сканирующая туннельная микроско - пия (scanning tunneling microscopy – STM) [10]; ● атомно - силовая микроскопия (atomic force microscopy – AFM) [11]; ● электронно - лучевая литография (electron beam lithography – EBL) [12]; ● c фокусированный ионный пучок (focused ionbeam – FIB) [13]; ● метод использования углеродных на - нотрубок (carbon nano tube – CNT) [14]; ● литография с точечными контакта - ми и полисиликоновыми тонкими плёнками (polysilicon thin film and point-contact lithography – PCL) [15]; ● автоэмиссионная сканирующая зондо - вая литография (field emission scanning probe lithography – FE-SPL) [16]; ● шаблонное окисление кремниевых наноструктур (pattern-dependent oxidation of silicon nanostructures – PADOX) [17]; ● ультрафиолетовая наноимпринтная литография (nanoimprint lithography – UV NIL) [18]; ● а также другие методы . Перечисленные выше технологии и методы , за исключением FE-SPL, были разработаны в конце 1990- х и в нача - ле 2000- х . Они достаточно подробно описаны в многочисленных научных публикациях . Например , процесс изготовления SET- транзистора с использовани - ем электронно - лучевой литографии (electron beam lithography) подробным образом описан в работе [19]. В этом объёмном отчёте также при - ведена детальная информация о про - цедуре изготовления туннельных пере - ходов Al-AlOx-Al с помощью метода двойного напыления под разными углами [20]. Технология шаблонного окисления (pattern-dependent oxidation – PADOX) позволяет формировать на подложках типа « кремний - на - изоляторе » (silicon- on-insulator – SOI) наноструктуры заданной конфигурации . Например , эта технология использовалась для изготовления SET- транзистора с дву - мя ООТ , конструкция которого пока - зана на рис . 5. В технологии PADOX используется эффект возникновения деформаций в кремнии при окислительно - восстано - вительных реакциях . Такие деформации возникают в переходных областях , в которых крем - ний превращается в диоксид кремния SiO 2 . Напряжение сжатия , вызванное окислением , снижает вязкость диок - сида на несколько порядков , что обу - словливает округлые формы остров - ков кремния после окончания процесса окисления . В другой работе с помощью PADOX был изготовлен одноэлектронный транзистор с тремя точками ООТ . Специально сконструированная одномерная кремниевая нанотрубка с небольшими сжатиями в середине окислялась по заданной программе с поддержкой определённых режимов на каждом этапе процесса . В резуль - тате на этой трубке образовались три Рис . 5. Схема SET- транзистора с двумя ООТ , размещёнными на одной нанотрубке [8] Тонкая перемычка Исток Скрытый оксид Кремниевый провод Туннельный конденсатор Кремниевый ООТ Затвор Затвор б а Исток Сток Cg Cg C s1 C s2 C d1 C d2 Сток