摘要。在这项工作中证明了微型四点探针技术在离子植入非均匀度映射和分析中的应用。该技术使用具有10 µm电极螺距的微米大小探针,以极大地增强了板电阻(RS)测量的空间分辨率。rs由于掺杂剂的分布或激活不均而导致的不均匀性可以通过提高的精度映射,从而更容易检测植入术扫描问题,剂量和电荷控制故障以及与退火器相关的非均匀性。该技术在空间分辨率上的出色性能优于常规四点探针测量值,这是通过晶圆边缘处的零边缘排除板电阻测量来证明的。此外,该技术用于研究等效 + +植入物之间具有相同有效能量的2 +植入物之间的潜在RS变化。最后,通过对所选的ULE植入和退火晶片进行多次测量来研究可重复性和可重复性。
半导体压电纳米线 (NW) 是开发由生物相容性和非关键材料制成的高效机械能传感器的有希望的候选材料。人们对机械能收集的兴趣日益浓厚,因此研究半导体 NW 中的压电性、自由载流子屏蔽和耗尽之间的竞争至关重要。到目前为止,由于表征这些纳米结构中的直接压电效应所带来的实验挑战,这一主题很少得到研究。在这里,我们使用 DataCube 模式下的 PFM 技术并通过逆压电效应测量有效压电系数来摆脱这些限制。我们证明了垂直排列的 ZnO NW 的有效压电系数随着半径的减小而急剧增加。我们还提出了一个数值模型,通过考虑掺杂剂和表面陷阱来定量解释这种行为。这些结果对基于垂直排列的半导体 NW 的机械能传感器的表征和优化有很大影响。
为了降低欧姆损耗,电解质支持的固体氧化物燃料/电解池需要在高工作温度(> 800 °C)下工作,这是限制其商业化的主要因素之一。[1–3] 为了将工作温度降低到更具成本效益的范围(< 500 °C),人们进行了大量研究,以开发具有更高低温离子电导率的电解质。[4,5] 在这方面,掺杂钙钛矿体系(即 A 1–xA′xB1–yB′yO3–δ,其中 A′ 和 B′ 是异价掺杂剂)已成为氧离子导体的有希望的候选材料。例如,锶和镁共掺杂的LaGaO3由于其具有竞争力的离子电导率(600°C时> 0.01 S cm-1)和化学稳定性,被认为是氧化钇稳定氧化锆的极佳替代品。[6–8]但是,尽管具有这些诱人的特性,但很少有高性能替代品被发现[9,10],而且还没有系统地设计这类材料的方法。
摘要:石墨烯以其出色的电气,光学和机械性能而闻名,在下一代电子产品的领域中占据了中心地位。在本文中,我们对石墨烯场现场效应晶体管的综合制造过程进行了彻底的研究。重新确定了在确定设备性能时的关键角色石墨烯质量发挥作用,我们探索了许多技术和计量方法,以评估和确保石墨烯层的卓越质量。此外,我们深入研究了掺杂石墨烯的复杂细微差别,并检查了其对电子特性的影响。我们发现了这些掺杂剂对电荷载体浓度,带隙和整体设备性能的变革性影响。通过合并石墨烯场现场效应晶体管制造和分析的这些关键方面,本研究为旨在优化基于石墨烯电子设备的性能的研究人员和工程师提供了整体理解。
优异的性能和大规模制造的潜力为碳化硅衬底上外延石墨烯的电子应用开辟了广阔的领域。然而,在不使用静电栅极的情况下,可靠的掺杂方法可以永久控制载流子浓度并将其调整到所需值,这具有挑战性,并且仍在研究中。在本研究中,研究了一种后生长分子掺杂技术,该技术通过使用受体 F4-TCNQ 来补偿原始外延石墨烯的高电子密度。通过精确调节掺杂剂浓度,载流子密度可以在从本征 n 型到 p 型的宽范围内进行调整。制造的量子霍尔器件可以直接使用,无需进一步处理。不同掺杂水平的石墨烯基器件的高精度电阻测量显示量化精度为 10 − 9,这强调了所制造器件的高质量以及该方法对器件应用的适用性。实验观察到的载流子密度与量子霍尔平台开始之间的相关性为量子电阻计量中的器件选择提供了可靠的标准。
PAD 使用扫描探针显微镜 (SPM) 中探针的尖端加载力和偏置脉冲来实现精确的区域控制和随后的验证成像,以从源材料的薄上层注入掺杂剂。与其他确定性掺杂技术相比,相对较大的 (20 x 20) 2-D 超晶格可以轻松形成,对半导体表面的影响最小。 PAD 的其他优势包括 (i) 无需光刻即可实现掺杂半导体的多种图案,以及 (ii) 与传统的侵入式离子注入工艺相比具有高度选择性掺杂。虽然其他确定性掺杂工艺(例如激光增强沉积和单离子按需技术)可能具有一些优势,但它们更复杂并且需要大量的设备投资 [9]。 PAD 设计和制造的自由度促进了复杂集成半导体器件的一种新型低成本识别标签的出现。由于不涉及光刻工艺,因此可以使用不同的结构和元素配置对阵列的每个元素进行唯一编程。
图 5:(ad) 先进的扫描探针,可在空间、能量和时间上实现终极分辨率。(a) 尖端功能化(例如 CO)可提高横向分辨率。(b) STM 发光可研究原子尺度上的光与物质相互作用。(c) 带有自旋极化尖端的 ESR-STM,可探测具有 μeV 能量分辨率的自旋流形。(d) 泵浦探测 THz-STM,可探测激发光谱的时间动态。(ei) 点缺陷(蓝色球体)横向位置控制的可能概念。(e,f) 合成自组织,例如沿域边界 (e) 或使用明确定义的纳米片 (f)。(g) 使用电子(左)或离子束(右)进行原子操控。(h) 通过扫描探针尖端进行原子操控,移动表面原子/分子并将其固定/植入宿主基质中。 (i)尖端诱导的化学处理的二维材料的解吸,暴露悬空键(红色)作为掺杂剂的锚点。
摘要:单晶半导体衬底上的外延和薄膜形成工艺直接实现了各种复杂的 III-V 异质结器件设计,因此决定了最终的电子或光电器件性能。III-V 异质结不仅包括结上掺杂剂种类变化的概念,更重要的是,还包括半导体晶体的变化,从而区分了 III-V 器件设计选项以及与硅基器件相比的伴随性能优势。最早的商业化实例是 AlGaAs/GaAs 结,它利用能带隙差异来设计电荷载流子限制。GaAs 的带隙比 AlGaAs 窄,并且可以通过精确控制 Al 的成分来“调整”AlGaAs 的带隙。数十年的研究已经导致整个半导体光谱中 III-V 异质结化合物的开发;元素周期表的 III 列中的 B、Al、Ga 和 In,以及 V 列中的 N、P、As 和 Sb。该演讲将深入探讨 III-V 外延和薄膜沉积技术、关键工艺考虑因素、异质结挑战和局限性等主题,并提供对未来机遇的看法。
摘要:thispaperPapernoverviewofsemenductormaterialsessensessors,其技术,设计和应用。半导体材料包括金属氧化物,导电聚合物,碳纳米管和2D材料。金属氧化物通常是由于其易于制造,低成本,高灵敏度和稳定性而成为首选。他们的一些缺点是低选择性和高工作温度。导电聚合物具有低工作温度的优势,可以检测许多有机蒸气。它们很灵活,但受湿度的影响。碳纳米管在化学和机械上都是稳定的,对NO和NH 3敏感,但需要掺杂剂或修饰来感知其他气体。石墨烯,过渡金属辣椒剂,氮化硼,过渡金属碳化物 /氮化物,金属有机框架和金属氧化物纳米片作为2D材料代表未来的气体感应材料,尤其是在医疗设备中,例如呼吸感应。此概述涵盖了气体传感中最常用的半导体材料,它们的合成方法和形态,尤其是氧化物纳米结构,异质结构和2D材料,以及传感器技术和设计,从现代技术的角度来看,电子电路和系统以及在电子电路和系统中进行应用。
摘要:锗已成为自旋电子学和量子信息应用领域中极具前景的材料,与硅相比具有显著的基本优势。然而,利用施主原子作为量子比特来制造原子级器件的努力主要集中在硅中的磷上。将磷以原子级精度定位在硅中需要进行热结合退火,但这一步骤的成功率低已被证明是阻碍其扩大到大规模器件的根本限制。本文,我们对锗 (001) 表面上的砷化氢 (AsH 3 ) 进行了全面研究。我们表明,与之前研究过的任何硅或锗上的掺杂剂前体不同,砷原子在室温下完全结合到替代表面晶格位置。我们的研究结果为下一代原子级供体设备铺平了道路,该设备将锗的优越电子特性与砷化氢/锗化学的增强特性相结合,有望扩大到大量确定性放置的量子比特。