奈米电子学期未报告.ppt

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1、奈米電子學報告CarbonNanotubeR91943102楊宜霖奈米碳管的發現在1991年時，NEC的飯島澄男教授(Prof.S.Iijima)在研究碳簇時，偶然的發現了多層奈米碳管(Multi-WallNanotube)。兩年後，NEC的Iijima及IBM的Bethune同時在Nature上發表關於單層奈米碳管(Single-WallNanotube)的研究成果。奈米碳管的優缺點優點：(1)體積小，單層碳管約1~2nm(2)密度小，質量輕(3)currentcarryingcapacity高(4)Fieldemission小，小電壓即可射出電子(

2、5)熱傳導及穩定性佳缺點：(1)貴奈米碳管的製造目前製備奈米碳管的方法共有三種：1.電漿法(PlasmaDischarging)2.雷射激發法(LaserAblationMethod)3.金屬催化熱裂解法(MetalCatalyzedThermalChemicalVaporDepositionMethod)奈米碳管的電性奈米碳管因為直徑和鏡像角的不同，可以有導体和半導体兩種type：(1)當m-n=3x(x=integer)時，其為導体type(2)當m-n≠3x時，其為半導体type奈米碳管的應用奈米碳管元件：(1)CNT-SET(2)CNT-FET奈米碳

3、管顯示器：(1)CNT-FEDCNT元件所面臨的挑戰CNT的成長技術CNT的排列和定位技術Conclusion奈米碳管有不少的優點，而其能做出transistor和Inverter的確也為新一代的元件帶來不少的希望。但是奈米碳管仍然有著不少的問題和挑戰需要去解決。~THEEND~電漿法(PlasmaDischarging)優點：(1)Samplesystem缺點：(2)Randomsizeanddirection回上一頁雷射激發法(LaserAblationMethod)優點(1)Preciselycontrolledgrowth(2)Highpurity

4、缺點(1)Veryexpensive回上一頁金屬催化熱裂解法MetalCatalyzedThermalChemicalVaporDepositionMethod優點：(1)Suitableformassproduction(2)Selectivegrowth缺點：(1)Poormechanismproperties目前市面上的奈米碳管多以此法製成回上一頁CNT-SETCNT為良好的一維導體，所以適用於SET的製作。其架構是將兩個電極和導体CNT接觸即完成，如圖1(b)。由於CNT在延碳管方向的長度較長，所以要在低溫時才能觀察到庫倫阻斷(CoulombBloc

5、kade)效應，圖1(a)。若要提高CNT-SET的工作溫度，則須縮短CNT延碳管方向的有效長度。用AFM作彎曲工具，可將CNT的等效長度縮短，如此可量測到接近室溫的庫倫阻斷效應，如圖2。以此為基礎，可開發其他單電子元件。回上一頁圖片：(A)(B)圖1：(a)CNTSET在溫度=1.3K時量測到庫倫障礙(CoulombBlockade,CB)效應與(B)元件結構圖。回上一頁圖二：(A)以AFM在CNT做出相距約20nm的連續彎曲的製作過程，以及(B)在溫度=260K時量到的CB效應。(A)(B)回上一頁CNT-FET不同於CNT-SET，用在CNT-FET的

6、碳管要是屬於半導體性的碳管，其結構如圖3(a)(b)。CNT-FET的C-Vcurve一般來說呈現p-type的特性，如圖3(c)。若要使其呈現n-type的特性，有K-doping和vacuumannealing兩種方法。因為CNT-FET只要和氧結合，就會呈現p-type的特性，vacuumannealing的目的是要將其內部的氧anneal掉，其就會表現出n-type的特性。K-doping是強制加電子到CNT-FET內，使其表現n-type之特性。由K-doping得到之n-typeFET，其導通電流約為vacuumanneal得到之元件的十倍，如圖

7、四。CNT-FET已經可以做出邏輯元件，如inverter(圖5)，以及其他簡單的邏輯。就CNT-FET中，P-type元件有比n-type元性好的特性。回上一頁圖三：CNTFET元件(A)上視圖、(B)剖面圖以及(C)量測到在不同Vsd偏壓下Isd對Vg變化。(a)(b)(c)回上一頁圖四：分別是以(A)真空退火或(B)鉀元素摻雜方式製作出N型CNTFET的I-V特性圖(A)(B)回上一頁圖5(A)由N與P型CNT所組合成的CNTFET反相器元件結構圖以及(B)所測到的Vin-Vout特性圖。(A)(B)回上一頁CNT邏輯元件回上一頁CNT-FED不同於C

8、NT元件需要單層的碳管，多層碳管也可以用於CNT-F