Herstellung und Untersuchung metallischer Einzel-Elektronen-Transistoren

Hofmann, Karl; Kurz, Heinrich (Thesis advisor)

Aachen / Publikationsserver der RWTH Aachen University (2001) [Doktorarbeit]

Seite(n): 118 S. : Ill., graph. Darst.

Kurzfassung

Einzel-Elektronen Transistoren (single-electron transistor (SET)) sind Quantenbauelemente, die auf dem Funktionsprinzip der steuerbaren Coulomb-Blockade basieren. Sie sind die ultimative Alternative für die Herstellung von low-power Bauelementen mit extrem hohem Integrationspotential. Als vermutlich dominierendes Haupteinsatzgebiet wird der Bereich zukünftiger Speicherbausteine prognostiziert. Das Schlüsselelement aller SETs ist der sogenannte Tunnel-Kontakt, der bei metallischen SETs in der Regel aus einem Metall-Isolator-Metall Übergang besteht. In der vorliegenden Arbeit wird eingehend über mikroskopische und elektrische Untersuchungen an dünnen aufgedampften Titanschichten und dem Materialsystem Ti/TiOX/Ti berichtet. So weisen Filme mit einer Fasertextur und bis zu 25nm großen Kristallen einen positiven Temperatur-Widerstandsgradienten (TWG), Filme mit einer beliebigen Orientierung ihrer bis zu 15nm großen Kristalle dagegen einen negativen TWG auf. Aufbauend auf Simulationsergebnissen zum Transistorverhalten wurden mittels nanolithographischer Zugänge verschiedene Konzepte zur Herstellung von metallischen SETs in planarer und vertikaler Bauform umgesetzt und untersucht. Alle fabrizierten SETs weisen laterale Dimensionen u 50nm auf und konnten bei Betriebstemperaturen von T=4.2K bis 77K vermessen werden. Sie zeigen die typischen Charakteristika für Einzel-Elektronen-Bauelemente: Coulomb-Blockade, Staircase und Coulomb-Oszillationen.

Identifikationsnummern

  • URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-1999
  • REPORT NUMBER: RWTH-CONV-124283