POLECAMY
Autor:
Wydawca:
Format:
pdf, ibuk
W pracy przedstawiono metody formowania, pomiarów elektrycznych i charakteryzacji nanozłączy stosowane obecnie w nanotechnologii. Opisane metody formowania umożliwiają tworzenie nanozłączy o szerokości pojedynczego atomu charakteryzujących się unikalnymi właściwościami, których nie mają przewodniki o większych wymiarach.
Omówiono sposoby wyznaczania przewodności elektrycznej w zależności od rozmiarów przewodników i podano zakresy ich stosowania. Uzasadniono zależności: Maxwella, na podstawie której można wyznaczyć przewodność elektryczną złącza makroskopowego, oraz Landauera, wykorzystywaną do określania przewodności nanozłączy. Posługując się modelem elektronów swobodnych, pokazano sposób wykorzystania zależności Landauera do obliczenia przewodności nanozłącza.
Opisano budowę systemów pomiarowych stosowanych do pomiaru sygnałów elektrycznych, na podstawie których wyznaczane są wielkości charakteryzujące nanozłącza. Do podstawowych metod charakteryzacji nanozłączy zaliczono: pomiar przebiegu czasowego przewodności oraz wyznaczanie histogramu przewodności i charakterystyki prądowo-napięciowej. Zaproponowano także nowe metody charakteryzacji: zestawienie histogramów pojedynczych przebiegów czasowych oraz trzy typy histogramów 2D korelacji przewodności. Sformułowano trzy estymatory umożliwiające wyznaczenie histogramów 2D wzajemnej korelacji przewodności na podstawie założonej liczby przebiegów czasowych. Przedstawiono sposób kalibracji systemów pozwalający zmniejszyć niepewność wyników pomiarów. Zidentyfikowano główne błędy systematyczne mogące w sposób skuteczny zafałszować wyniki pomiarów oraz zaproponowano metody korekcji tych błędów. Skuteczność tych metod wykazano na przykładowych wynikach pomiarów.
Na podstawie wyników przeprowadzonych pomiarów pokazano sposób wykorzystania przedstawionych metod do charakteryzacji nanozłączy. Na przykładzie nanozłączy formowanych z metali zaprezentowano i omówiono efekty skokowych zmian przewodności, kwantowania przewodności, formowania łańcuchów pojedynczych atomów, nieliniowości charakterystyki prądowo-napięciowej, regularnego zmniejszania szerokości rozciąganego nanozłącza oraz wpływu nanozłączy formowanych pomiędzy zestykami na stany nieustalone w obwodach RLC. Przedstawiono także sposób pomiaru maksymalnego natężenia prądu elektrycznego płynącego przez nanozłącze.
Omówiono specyfikę przygotowania próbki półprzewodnika, formowania nanozłączy oraz pomiarów nanozłączy powstających w obszarze pomiędzy metalem i półprzewodnikiem. Na szczególną uwagę zasługują efekty wykładniczego wzrostu natężenia prądu elektrycznego i wzmocnienia prądu wykryte w nanozłączach formowanych pomiędzy ostrzem z kobaltu i powierzchnią próbki z germanu.
Rok wydania | 2012 |
---|---|
Liczba stron | 202 |
Kategoria | Elektronika |
Wydawca | Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej |
ISBN-13 | 978-83-7775-137-4 |
Numer wydania | 1 |
Język publikacji | polski |
Informacja o sprzedawcy | ePWN sp. z o.o. |
POLECAMY
Ciekawe propozycje
Spis treści
Streszczenie | 5 |
Wykaz oznaczeń | 6 |
1. Wstęp | 11 |
1.1. Postęp badań w dziedzinie nanotechnologii | 11 |
1.2. Nanozłącza | 14 |
1.3. Cel i zakres pracy | 18 |
2. Przewodność elektryczna nanozłącza | 21 |
2.1. Wpływ rozmiarów przewodnika na sposób obliczania jego przewodności elektrycznej | 21 |
2.2. Przewodność elektryczna złącza makroskopowego w ujęciu Maxwella | 24 |
2.3. Przewodność elektryczna nanozłącza w ujęciu Landauera | 30 |
2.3.1. Model jednowymiarowy z pojedynczym kanałem przewodności | 30 |
2.3.2. Model wielokanałowy | 39 |
2.3.3. Określanie prawdopodobieństwa transmisji dla modelu wielokanałowego | 44 |
3. Sposoby formowania nanozłączy | 53 |
3.1. Zastosowanie skaningowego mikroskopu tunelowego | 53 |
3.2. Zastosowanie techniki MCBJ | 57 |
3.3. Formowanie nanozłączy pomiędzy drutami makroskopowymi | 60 |
3.4. Formowanie nanozłączy w dwuwymiarowy gazie elektronowym | 62 |
3.5. Metody wytwarzania trwałych nanozłączy | 63 |
4. Pomiar przebiegów czasowych i wyznaczanie histogramów | 69 |
4.1. Wprowadzenie | 69 |
4.2. System pomiarowy do pomiarów przebiegów czasowych przewodności | 71 |
4.2.1. Pomiar przebiegów czasowych przewodności | 71 |
4.2.2. Konwerter prąd–napięcie | 75 |
4.2.3. Magnetostrykcyjny element wykonawczy | 78 |
4.3. Histogram przewodności | 81 |
4.3.1. Sposób wyznaczania | 81 |
4.3.2. Korekcja wpływu błędu nieliniowości różniczkowej przetwornika a/c | 83 |
4.3.3. Normalizacja szerokości przedziałów przewodności | 86 |
4.4. Wzorcowanie systemu pomiarowego | 87 |
4.5. Wykrywanie powtarzalności poziomów plateau na przebiegach czasowych przewodności | 94 |
4.6. Histogramy wzajemnej korelacji przewodności | 97 |
5. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej | 105 |
5.1. Wprowadzenie | 105 |
5.2. System pomiarowy do pomiarów charakterystyki prądowo-napięciowej | 107 |
5.3. Analiza wpływu pojemności sond oscyloskopu | |
5.3.1. Schemat zastępczy z uwzględnieniem sond oscyloskopu | 113 |
5.3.2. Określenie błędu systematycznego spowodowanego wpływem pojemności sond dla modelu 2S | 116 |
5.3.3. Określenie błędu systematycznego spowodowanego wpływem pojemności sond dla modelu 3S | 124 |
5.4. Korekcja błędu systematycznego spowodowanego wpływem pojemności sond | 133 |
6. Badania nanozłączy formowanych z metali | 137 |
6.1. Pomiary przewodności nanozłączy formowanych ze złota, srebra i miedzi | 137 |
6.2. Pomiary przewodności nanozłączy formowanych z niklu | 143 |
6.3. Charakterystyka prądowo-napięciowa nanozłączy formowanych ze złota | 149 |
6.4. Pomiary maksymalnej wartości natężenia prądu elektrycznego płynącego przez nanozłącze | 151 |
6.5. Wpływ nanozłącza powstającego między zestykami łącznika na stany nieustalone w obwodzie RLC | 154 |
7. Badania nanozłączy formowanych w obszarze złącza metal–półprzewodnik | 161 |
7.1. Właściwości nanozłączy formowanych pomiędzy ostrzem z metalu i powierzchnią półprzewodnika | 161 |
7.2. Sposób przygotowania próbki półprzewodnika | 163 |
7.3. Pomiary przewodności | 165 |
7.4. Pomiary charakterystyki prądowo-napięciowej nanozłączy formowanych pomiędzy ostrzem z kobaltu i powierzchnią próbki z germanu typu p | 168 |
7.5. Pomiary charakterystyki prądowo-napięciowej nanozłączy formowanych pomiędzy ostrzem z kobaltu i powierzchnią próbki z germanu typu n | 172 |
Podsumowanie | 177 |
Literatura | 181 |
Summary | 200 |