eng
Microelectronics Film Materials
Пленочные материалы в микроэлектронике
V.Andreev, V.Maslovskyi, A.Safonov, A.Stolyarov
MDS DEVICES DIELECTRIC FILMS MODIFICATION Basic methods for MDS gate dielectric films modification and particularities of their application for parameters correction, defects minimization and MDS reliability improvement are considered. The influence of thermal injection and plasma processing on MDS structures characteristics was studied. It is shown that at the process of strong field tunnel electrons injection the negative charge thermal stability part accumulated in the phosphosilicate glass (PSG) layer of structures with double layered SiO2-PSG gate dielectric can be utilized to adjust the threshold voltage, charge stability, and MDS devices breakdown voltage.
MDS DEVICES DIELECTRIC FILMS MODIFICATION Basic methods for MDS gate dielectric films modification and particularities of their application for parameters correction, defects minimization and MDS reliability improvement are considered. The influence of thermal injection and plasma processing on MDS structures characteristics was studied. It is shown that at the process of strong field tunnel electrons injection the negative charge thermal stability part accumulated in the phosphosilicate glass (PSG) layer of structures with double layered SiO2-PSG gate dielectric can be utilized to adjust the threshold voltage, charge stability, and MDS devices breakdown voltage.
В.Андреев, В.Масловский, А.Сафонов, А.Столяров
МОДИФИКАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК МДП-ПРИБОРОВ Рассмотрены основные способы модификации подзатворных диэлектрических слоев МДП-структур и особенности их использования для корректировки параметров, уменьшения дефектности и повышения надежности МДП-приборов. Исследовано влияние инжекционно-термической и плазменной обработок на характеристики МДП-структур. Показано, что термостабильная часть отрицательного заряда, накапливающегося в пленке фосфорно-силикатного стекла (ФСС) в структурах с двухслойным подзатворным диэлектриком SiO2-ФСС, в процессе сильнополевой туннельной инжекции электронов может использоваться для корректировки пороговых напряжений, зарядовой стабильности и пробивных напряжений МДП-приборов.
МОДИФИКАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК МДП-ПРИБОРОВ Рассмотрены основные способы модификации подзатворных диэлектрических слоев МДП-структур и особенности их использования для корректировки параметров, уменьшения дефектности и повышения надежности МДП-приборов. Исследовано влияние инжекционно-термической и плазменной обработок на характеристики МДП-структур. Показано, что термостабильная часть отрицательного заряда, накапливающегося в пленке фосфорно-силикатного стекла (ФСС) в структурах с двухслойным подзатворным диэлектриком SiO2-ФСС, в процессе сильнополевой туннельной инжекции электронов может использоваться для корректировки пороговых напряжений, зарядовой стабильности и пробивных напряжений МДП-приборов.
Теги: annealing charge stability charge state dielectric injection reliability rf thermal treatment thermal injection treatment диэлектрик зарядовая стабильность зарядовое состояние инжекционно-термическая обработка инжекция надежность отжиг радиационно-термическая обработка
A.Novozjilov, A.Safonov
POLYMER MATERIALS FOR ANALOG PRESSURE SENSORS Piezoresistive properties of synthesized acrylic polymers with filler medium in the form of grapheme microparticles were investigated. Composite conductance versus load curve has a linear character in the rang from basis point to units of megapascals, the composite sensitivity to pressure changes by an order with the change of incorporated into the composite carbon by 10 percents. The dynamic range is a score of several tens.
POLYMER MATERIALS FOR ANALOG PRESSURE SENSORS Piezoresistive properties of synthesized acrylic polymers with filler medium in the form of grapheme microparticles were investigated. Composite conductance versus load curve has a linear character in the rang from basis point to units of megapascals, the composite sensitivity to pressure changes by an order with the change of incorporated into the composite carbon by 10 percents. The dynamic range is a score of several tens.
А.Новожилов, А.Сафонов
ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ АНАЛОГОВЫХ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ Исследованы тензорезистивные свойства синтезированных акриловых полимеров с наполнителем в виде микрочастиц графита. Зависимость проводимости композита от нагрузки носит линейный характер в диапазоне от сотых долей до единиц мегапаскалей, чувствительность композита к давлению меняется на порядок при изменении доли углерода в составе композита на 10%. Динамический диапазон составляет несколько десятков.
ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ АНАЛОГОВЫХ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ Исследованы тензорезистивные свойства синтезированных акриловых полимеров с наполнителем в виде микрочастиц графита. Зависимость проводимости композита от нагрузки носит линейный характер в диапазоне от сотых долей до единиц мегапаскалей, чувствительность композита к давлению меняется на порядок при изменении доли углерода в составе композита на 10%. Динамический диапазон составляет несколько десятков.
Теги: composite material deformation polymer pressure sensor датчик давления деформация композит полимер
Nanostructure and Nanosystems
Наноструктуры и наносистемы
Yu.Gulyaev, I.Taranov, A.Gudkov, B.Medvedev, A.Kozlitin, S.Gurevich
SELF-ORGANIZED NANOSTRUCTURES: CARBON-METAL AND SUPERSTRUCTURES OF MAGNETIC NANOPARTICLES In the present work new types of topologically closed carbon and carbon-metal nanostructures are discussed. We report the results of experimental observation of nanotoroids for both carbon and carbon-metal superstructures by means of atomic force microscopy and scanning tunneling microscopy. Observed toroidal nanostructures were produced by plasma methods with simultaneous magnetron sputtering of Mo and Cr in argon atmosphere. Carbon-metal nanocapsules with shapes similar to nanodisks reminding human erythrocytes also were observed. Phenomenon of self-magnetic nanoparticles organization on very smooth (gold on HOPG) surfaces that leads to formation of chains, double chains, helices and nanotubes of magnetic nanoparticles is also discussed.
SELF-ORGANIZED NANOSTRUCTURES: CARBON-METAL AND SUPERSTRUCTURES OF MAGNETIC NANOPARTICLES In the present work new types of topologically closed carbon and carbon-metal nanostructures are discussed. We report the results of experimental observation of nanotoroids for both carbon and carbon-metal superstructures by means of atomic force microscopy and scanning tunneling microscopy. Observed toroidal nanostructures were produced by plasma methods with simultaneous magnetron sputtering of Mo and Cr in argon atmosphere. Carbon-metal nanocapsules with shapes similar to nanodisks reminding human erythrocytes also were observed. Phenomenon of self-magnetic nanoparticles organization on very smooth (gold on HOPG) surfaces that leads to formation of chains, double chains, helices and nanotubes of magnetic nanoparticles is also discussed.
Ю.Гуляев, И.Таранов, А.Гудков, Б.Медведев, А.Козлитин, С.Гуревич
САМООРГАНИЗОВАННЫЕ НАНОСТУКТУРЫ: МЕТАЛЛ-УГЛЕРОДНЫЕ И СУПЕРСТРУКТУРЫ МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ В данной работе представлены новые типы топологически замкнутых металл-углеродных наноструктур. Приведены результаты экспериментального наблюдения нанотороидальных форм металл-углеродных наноструктур с помощью методов атомно-силовой и сканирующей туннельной микроскопии. Найденные тороидальные наноструктуры были получены с помощью плазменных методов с одновременным магнетронным распылением Mo или Cr в атмосфере аргона. Также были обнаружены металл-углеродные нанокапсулы в форме нанодисков, напоминающих эритроциты человека. В работе описаны эффекты самоорганизации магнитных наночастиц на атомарно-гладких (золото на ВОПГ) поверхностях, приводящие к формированию одиночных линейных цепочек, двойных линейных цепочек, двойных спиралей и нанотрубок из магнитных наночастиц.
САМООРГАНИЗОВАННЫЕ НАНОСТУКТУРЫ: МЕТАЛЛ-УГЛЕРОДНЫЕ И СУПЕРСТРУКТУРЫ МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ В данной работе представлены новые типы топологически замкнутых металл-углеродных наноструктур. Приведены результаты экспериментального наблюдения нанотороидальных форм металл-углеродных наноструктур с помощью методов атомно-силовой и сканирующей туннельной микроскопии. Найденные тороидальные наноструктуры были получены с помощью плазменных методов с одновременным магнетронным распылением Mo или Cr в атмосфере аргона. Также были обнаружены металл-углеродные нанокапсулы в форме нанодисков, напоминающих эритроциты человека. В работе описаны эффекты самоорганизации магнитных наночастиц на атомарно-гладких (золото на ВОПГ) поверхностях, приводящие к формированию одиночных линейных цепочек, двойных линейных цепочек, двойных спиралей и нанотрубок из магнитных наночастиц.
Теги: carbon-metal superstructures double helices chains linear chains magnetic nanoparticle nanocapsules nanodisks nanotoroids quantum-dimensional structure self-organization двойная спираль квантоворазмерная структура линейная цепочка магнитная наночастица металл-углеродных наноструктуры нанодиск нанокапсулы нанотороиды самоорганизация
R.Lapshin, P.Azanov
NICKEL NANOPARTICLES REDUCE TEMPERATURE OF SYNTHESIS OF CARBON NANOSTRUCTURES A method for deposition of catalytic nanoparticles (CNPs) of nickel on a smooth substrate surface is suggested. CNP deposition is carried out in glow-discharge Ar-plasma. CNPs are intended for synthesis of carbon nanostructures (CNSs) by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method. Due to high activity of the CNPs, temperature of CNS synthesis was reduced from 750 to 150°С. A method that improves control of size, shape and scattering density over the surface of the formed CNPs is suggested.
NICKEL NANOPARTICLES REDUCE TEMPERATURE OF SYNTHESIS OF CARBON NANOSTRUCTURES A method for deposition of catalytic nanoparticles (CNPs) of nickel on a smooth substrate surface is suggested. CNP deposition is carried out in glow-discharge Ar-plasma. CNPs are intended for synthesis of carbon nanostructures (CNSs) by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method. Due to high activity of the CNPs, temperature of CNS synthesis was reduced from 750 to 150°С. A method that improves control of size, shape and scattering density over the surface of the formed CNPs is suggested.
Р.Лапшин, П.Азанов
НАНОЧАСТИЦЫ НИКЕЛЯ СНИЖАЮТ ТЕМПЕРАТУРУ СИНТЕЗА УГЛЕРОДНЫХ СТРУКТУР Предложен метод осаждения каталитических наночастиц (КНЧ) никеля на поверхность гладкой подложки. Осаждение КНЧ производится в аргоновой плазме тлеющего разряда. КНЧ предназначены для синтеза углеродных наноструктур (УНС) методом плазмо-стимулированного химического осаждения из газовой фазы (ПСХОГФ). Благодаря высокой активности КНЧ температуру синтеза УНС удалось снизить с 750 до 150°C. Предложен путь, улучшающий управление размерами, формой и плотностью рассеяния по поверхности формируемых КНЧ.
НАНОЧАСТИЦЫ НИКЕЛЯ СНИЖАЮТ ТЕМПЕРАТУРУ СИНТЕЗА УГЛЕРОДНЫХ СТРУКТУР Предложен метод осаждения каталитических наночастиц (КНЧ) никеля на поверхность гладкой подложки. Осаждение КНЧ производится в аргоновой плазме тлеющего разряда. КНЧ предназначены для синтеза углеродных наноструктур (УНС) методом плазмо-стимулированного химического осаждения из газовой фазы (ПСХОГФ). Благодаря высокой активности КНЧ температуру синтеза УНС удалось снизить с 750 до 150°C. Предложен путь, улучшающий управление размерами, формой и плотностью рассеяния по поверхности формируемых КНЧ.
Теги: afm atomic-force microscopy carbon nanostructure catalytic nanoparticle cnp cns feature-oriented scanning fos nanoparticle nanotechnology nickel pecvd plasma plasma-enhanced chemical vapor deposition атомно-силовая микроскопия (асм) каталитическая наночастица кнч нанотехнология наночастица никель оос особенность-ориентированное сканирование плазма плазмо-стимулированное химическое осаждение из газовой фазы (псх углеродная наноструктура унс
D.Gromov, A.Kozlitin, A.Savitskyi, A.Trifonov
KINETICS OF SILVER CLUSTERS FORMATION ON AMORPHOUS CARBON IN THE PROCESS OF VACUUM THERMAL EVAPORATION Evolution of silver thin films of different thickness, deposited on amorphous carbon in a heating procedure in vacuum are investigated in order to develop the concept of nanoclusters array formation as a result of film decomposition to droplets. Factors that determine the cluster diameters that result in the thin film decomposition process were studied. For 1-8nm films an unimodal distribution of the number of cluster dimensions is typical. Films of such thickness are not uniform but are constituted of agglomeration arrays that in the annealing process at 230ºC break down to form stand-alone clusters. Under decomposition of films with thickness more then 10nm there are two groups of main cluster diameters. Bimodal distribution is due to incomplete silver film break down to droplets. Silver nanoclusters annealing in hydrogen sulphide atmosphere for 12 hours leads to formation of a monoclinic silver sulphide Ag2S lattice.
KINETICS OF SILVER CLUSTERS FORMATION ON AMORPHOUS CARBON IN THE PROCESS OF VACUUM THERMAL EVAPORATION Evolution of silver thin films of different thickness, deposited on amorphous carbon in a heating procedure in vacuum are investigated in order to develop the concept of nanoclusters array formation as a result of film decomposition to droplets. Factors that determine the cluster diameters that result in the thin film decomposition process were studied. For 1-8nm films an unimodal distribution of the number of cluster dimensions is typical. Films of such thickness are not uniform but are constituted of agglomeration arrays that in the annealing process at 230ºC break down to form stand-alone clusters. Under decomposition of films with thickness more then 10nm there are two groups of main cluster diameters. Bimodal distribution is due to incomplete silver film break down to droplets. Silver nanoclusters annealing in hydrogen sulphide atmosphere for 12 hours leads to formation of a monoclinic silver sulphide Ag2S lattice.
Д.Громов, А.Козлитин, А.Савицкий, А.Трифонов
КИНЕТИКА ФОРМИРОВАНИЯ КЛАСТЕРОВ СЕРЕБРА НА АМОРФНОМ УГЛЕРОДЕ ПРИ ВАКУУМНО-ТЕРМИЧЕСКОМ ИСПАРЕНИИ Исследована эволюция тонких пленок серебра различной толщины, осажденных на аморфные пленки углерода, в процессе нагрева в вакууме для развития представлений о процессе образования массивов нанокластеров в результате распада пленок на капли. Изучены факторы, определяющие диаметры кластеров, образующихся в процессе распада тонкой пленки. Для пленок толщиной 1–8 нм характерно унимодальное распределение числа кластеров по размерам. Пленки данной толщины не являются сплошными, а представляют собой массив агломератов, которые в процессе отжига при 230˚C распадаются на отдельные кластеры. При распаде пленок серебра толщиной более 10 нм наблюдается две группы наиболее предпочтительных диаметров кластеров. Бимодальный характер распределения обусловлен неполным распадом пленки серебра на капли. Отжиг нанокластеров серебра в атмосфере сероводорода в течение 12 ч приводит к образованию сульфида серебра Ag2S с моноклинной кристаллической решеткой.
КИНЕТИКА ФОРМИРОВАНИЯ КЛАСТЕРОВ СЕРЕБРА НА АМОРФНОМ УГЛЕРОДЕ ПРИ ВАКУУМНО-ТЕРМИЧЕСКОМ ИСПАРЕНИИ Исследована эволюция тонких пленок серебра различной толщины, осажденных на аморфные пленки углерода, в процессе нагрева в вакууме для развития представлений о процессе образования массивов нанокластеров в результате распада пленок на капли. Изучены факторы, определяющие диаметры кластеров, образующихся в процессе распада тонкой пленки. Для пленок толщиной 1–8 нм характерно унимодальное распределение числа кластеров по размерам. Пленки данной толщины не являются сплошными, а представляют собой массив агломератов, которые в процессе отжига при 230˚C распадаются на отдельные кластеры. При распаде пленок серебра толщиной более 10 нм наблюдается две группы наиболее предпочтительных диаметров кластеров. Бимодальный характер распределения обусловлен неполным распадом пленки серебра на капли. Отжиг нанокластеров серебра в атмосфере сероводорода в течение 12 ч приводит к образованию сульфида серебра Ag2S с моноклинной кристаллической решеткой.
Теги: silver nanostructures transmission electron microscope наноструктуры серебра просвечивающий электронный микроскоп
Chapters of History
Страницы истории
Nanoelectronics Technology Complexes
Технологические комплексы наноэлектроники
V.Bykov, A.Gudkov, A.Kozlitin
CENTER OF HIGH TECHNOLOGIES OF FEDERAL STATE UNITARY ENTERPRISE F.V.LUKIN NIIFP: ANALYTICAL AND TECHNOLOGICAL CONTROL METHODS AND MANUFACTURING OF MICRO – AND NANOSTRUCTURES In this publication the Center of high technologies of Federal State Unitary Enterprise F.V.Lukin NIIFP as a powerful scientific and technological complex intended for the development of nanoelectronics and MEMS based on modern elements base is presented. The Center structure, its functionality and development prospects are shown. A brief analysis of the development of micro and nanoelectronics tendencies is considered. The description of the NANOFAB-100 complex technological cluster, appointment and functionality of separate analytical and technological modules is given. Analytical possibilities of collective using of the Center are described and methods of research methods of various heterostructures used for development of the nanoelectronics element base are listed. Prospects and necessity of synchronous radiation of the synchrotron "Zelenograd" synchronous radiation application for problems solving through investigation of various nanoelectronic structures and in the process of production of integrated circuits using X-ray nanolithograhy are described.
CENTER OF HIGH TECHNOLOGIES OF FEDERAL STATE UNITARY ENTERPRISE F.V.LUKIN NIIFP: ANALYTICAL AND TECHNOLOGICAL CONTROL METHODS AND MANUFACTURING OF MICRO – AND NANOSTRUCTURES In this publication the Center of high technologies of Federal State Unitary Enterprise F.V.Lukin NIIFP as a powerful scientific and technological complex intended for the development of nanoelectronics and MEMS based on modern elements base is presented. The Center structure, its functionality and development prospects are shown. A brief analysis of the development of micro and nanoelectronics tendencies is considered. The description of the NANOFAB-100 complex technological cluster, appointment and functionality of separate analytical and technological modules is given. Analytical possibilities of collective using of the Center are described and methods of research methods of various heterostructures used for development of the nanoelectronics element base are listed. Prospects and necessity of synchronous radiation of the synchrotron "Zelenograd" synchronous radiation application for problems solving through investigation of various nanoelectronic structures and in the process of production of integrated circuits using X-ray nanolithograhy are described.
В.Быков, А.Гудков, А.Козлитин
ЦЕНТР ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ ФГУП "НИИФП им. Ф.В.ЛУКИНА": ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИКРО- И НАНОСТРУКТУР В данной публикации представлен Центр высоких технологий ФГУП "НИИФП им. Ф.В.Лукина" как мощный научно-технологический комплекс, предназначенный для развития современной элементной базы наноэлектроники и МЭМС. Показана структура Центра, его функциональные возможности и перспектива развития. В статье дан краткий анализ тенденций развития микро- и наноэлектроники. Дано описание кластерного технологического комплекса НАНОФАБ-100, а также назначение и функциональные возможности отдельных аналитических и технологических модулей. Описаны аналитические возможности Центра коллективного пользования и перечислены методы исследования различных гетероструктур, используемые при разработке элементной базы наноэлектроники. Показана перспективность и необходимость использования синхротронного излучения синхротрона "Зеленоград" при решении задач по исследованию различных наноэлектронных структур и при производстве интегральных схем с использованием методов рентгеновской нанолитографии.
ЦЕНТР ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ ФГУП "НИИФП им. Ф.В.ЛУКИНА": ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИКРО- И НАНОСТРУКТУР В данной публикации представлен Центр высоких технологий ФГУП "НИИФП им. Ф.В.Лукина" как мощный научно-технологический комплекс, предназначенный для развития современной элементной базы наноэлектроники и МЭМС. Показана структура Центра, его функциональные возможности и перспектива развития. В статье дан краткий анализ тенденций развития микро- и наноэлектроники. Дано описание кластерного технологического комплекса НАНОФАБ-100, а также назначение и функциональные возможности отдельных аналитических и технологических модулей. Описаны аналитические возможности Центра коллективного пользования и перечислены методы исследования различных гетероструктур, используемые при разработке элементной базы наноэлектроники. Показана перспективность и необходимость использования синхротронного излучения синхротрона "Зеленоград" при решении задач по исследованию различных наноэлектронных структур и при производстве интегральных схем с использованием методов рентгеновской нанолитографии.
Теги: center goals center of high technologies cluster systems and modules layout system nanofab-100 nanotechnology division physics and technology divison product-oriented technology complex shared service division synchrotron "zelenograd" transportation system задачи центра кластерные системы и модули компоновочная система нанофаб-100 отдел нанотехнологий синхротрон "зеленоград" специализированный технологический комплекс транспортная система физико-технический отдел центр высоких технологий цкп
V.Bykov, K.Borisov, Al.Bykov, An.Bykov, V.Kotov, V.Polyakov, V.Shiller
NANOELECTRONICS TECHNOLOGICAL COMPLEXES USING MASKLESS LITHOGRAPHY This paper presents a novel approach to build up a closed cycle cluster complexes for development and small-scale production of micro and nanoelectronics’ base of LSI and VLSI chips with the help of high performance maskless multibeam lithography and dry finish cleaning and planarization by accelerated large Van-der-Waals clusters. Technology line’s "flexability" and adaptability for a selected process is based on the line module construction, that incorporates a single ultrahigh vacuum automatic transport system. Besides technological clusters the technological line can include metrological and analytical modules, topology correcting modules that provide design and small-scale production of nanoelectronics element base with the technology level 22–14nm.
NANOELECTRONICS TECHNOLOGICAL COMPLEXES USING MASKLESS LITHOGRAPHY This paper presents a novel approach to build up a closed cycle cluster complexes for development and small-scale production of micro and nanoelectronics’ base of LSI and VLSI chips with the help of high performance maskless multibeam lithography and dry finish cleaning and planarization by accelerated large Van-der-Waals clusters. Technology line’s "flexability" and adaptability for a selected process is based on the line module construction, that incorporates a single ultrahigh vacuum automatic transport system. Besides technological clusters the technological line can include metrological and analytical modules, topology correcting modules that provide design and small-scale production of nanoelectronics element base with the technology level 22–14nm.
В.Быков, К.Борисов, Ал.Быков, Ан.Быков, В.Котов, В.Поляков, В.Шиллер
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ НАНОЭЛЕКТРОНИКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМ БЕСШАБЛОННОЙ ЛИТОГРАФИИ В статье изложен подход к созданию кластерных комплексов замкнутого цикла для разработки и мелкосерийного производства БИС- и СБИС-базы микро- и наноэлектроники с помощью систем бесшаблонной высокопроизводительной многолучевой электронной литографии и технологических комплексов сухой финишной очистки и планаризации с использованием ускоренных больших Ван-дер-Ваальсовых кластеров. "Гибкость" и адаптивность технологической линии под заданный тип технологического процесса обусловлены модульной конструкцией линии, объединенной единой сверхвысоковакуумной транспортной системой. Кроме технологических кластеров, технологическая линия может содержать метрологические и аналитические модули, модули коррекции топологии, обеспечивая разработки и малосерийное производство элементной базы наноэлектроники технологического уровня 22–14 нм.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ НАНОЭЛЕКТРОНИКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМ БЕСШАБЛОННОЙ ЛИТОГРАФИИ В статье изложен подход к созданию кластерных комплексов замкнутого цикла для разработки и мелкосерийного производства БИС- и СБИС-базы микро- и наноэлектроники с помощью систем бесшаблонной высокопроизводительной многолучевой электронной литографии и технологических комплексов сухой финишной очистки и планаризации с использованием ускоренных больших Ван-дер-Ваальсовых кластеров. "Гибкость" и адаптивность технологической линии под заданный тип технологического процесса обусловлены модульной конструкцией линии, объединенной единой сверхвысоковакуумной транспортной системой. Кроме технологических кластеров, технологическая линия может содержать метрологические и аналитические модули, модули коррекции топологии, обеспечивая разработки и малосерийное производство элементной базы наноэлектроники технологического уровня 22–14 нм.
Теги: atomic farce microscopy atomic layer deposition atomic precision technology cluster ion technology cmos fast thermal annealing finfet magnetron deposition memristor microelectronics molecular beam epitaxy multi-beam electron lithography nanoelectronics nanotechnology scanning electron microscopy scanning probe microscopy атомно-силовая микроскопия атомно-слоевое осаждение быстрый термический отжиг кластерные ионы ключевые слова: нанотехнология кмоп магнетронное напыление мемристор микроэлектроника многолучевая электронная литография молекулярно-лучевая эпитаксия наноэлектроника сканирующая зондовая микроскопия сканирующая растровая микроскопия технологии атомарной точности
Synchronous Radiation and Nanosystems
Синхротронное излучение и наносистемы
S.Kuzmin, V.Mathveev
TAKING A ZIGZAG COURSE ALONG BIOLOGY AND MICROELECTRONICS CONVERGENCE. MEMORY ABOUT THE FUTURE In connection with the concept of science convergence set out by M.Kovalchuk, some works in the sphere of "studying the construction of living systems and copying them in the form of modal technical systems", a part of the concept, that had been run in NIIFP in 1965–1985 are described. The possibility to design molecular nano-manipulators of enzyme and nucleoprotein complexs types is discussed.
TAKING A ZIGZAG COURSE ALONG BIOLOGY AND MICROELECTRONICS CONVERGENCE. MEMORY ABOUT THE FUTURE In connection with the concept of science convergence set out by M.Kovalchuk, some works in the sphere of "studying the construction of living systems and copying them in the form of modal technical systems", a part of the concept, that had been run in NIIFP in 1965–1985 are described. The possibility to design molecular nano-manipulators of enzyme and nucleoprotein complexs types is discussed.
С.Кузьмин, В.Матвеев
ЗИГЗАГАМИ ПО ПУТИ КОНВЕРГЕНЦИИ БИОЛОГИИ И МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ. ВОСПОМИНАНИЯ О БУДУЩЕМ В связи с концепцией конвергенции наук, исчерпывающе изложенной М.В. Ковальчуком, рассказывается о некоторых работах в части "изучения устройства живых систем и их копирования в виде модельных технических систем" этой концепции, которые велись в НИИФП с 1965 по примерно 1985 годы. Обсуждается возможность создания молекулярных наноманипуляторов по типу ферментов и нуклеопротеидных комплексов.
ЗИГЗАГАМИ ПО ПУТИ КОНВЕРГЕНЦИИ БИОЛОГИИ И МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ. ВОСПОМИНАНИЯ О БУДУЩЕМ В связи с концепцией конвергенции наук, исчерпывающе изложенной М.В. Ковальчуком, рассказывается о некоторых работах в части "изучения устройства живых систем и их копирования в виде модельных технических систем" этой концепции, которые велись в НИИФП с 1965 по примерно 1985 годы. Обсуждается возможность создания молекулярных наноманипуляторов по типу ферментов и нуклеопротеидных комплексов.
Теги: biology convergence microelectrncs nanotechnolgies биология конвергенция микроэлектроника нанотехнологии
S. Kuzmin, V.Matveev, V.Mishachev
X-RAY INTERFERENCE LITHOGRAPHY FOR FORMING ORDERED NANOSTRUCTURES The principles of forming ordered nanostructures using X-ray interference lithography is considered. A method for fabrication of an ordered polymer nanofilter with up to 1-nm elements using photoetching of a thin polymer film by means of space-structured synchrotron radiation is described in detail. Some technological aspects of fabrication of ordered periodical metallic nanostructures by means of interference lithography and multilevel membrane technology are discussed.
X-RAY INTERFERENCE LITHOGRAPHY FOR FORMING ORDERED NANOSTRUCTURES The principles of forming ordered nanostructures using X-ray interference lithography is considered. A method for fabrication of an ordered polymer nanofilter with up to 1-nm elements using photoetching of a thin polymer film by means of space-structured synchrotron radiation is described in detail. Some technological aspects of fabrication of ordered periodical metallic nanostructures by means of interference lithography and multilevel membrane technology are discussed.
С.Кузьмин, В.Матвеев, В.Мишачёв
ИНТЕРФЕРЕНЦИОННАЯ РЕНТГЕНОЛИТОГРАФИЯ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ УПОРЯДОЧЕННЫХ НАНОСТРУКТУР Рассмотрены принципы формирования упорядоченных наноструктур с помощью решеточной интерференционной рентгенолитографии. Подробно описывается способ изготовления упорядоченного полимерного нанофильтра с размерами элементов до 1 нм путем фотостимулированного травления тонкой полимерной пленки пространственно-структурированным синхротронным излучением. Обсуждаются технологические аспекты создания периодических металлических наноструктур методами интерференционной рентгенолитографии и многоуровневой мембранной технологии.
ИНТЕРФЕРЕНЦИОННАЯ РЕНТГЕНОЛИТОГРАФИЯ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ УПОРЯДОЧЕННЫХ НАНОСТРУКТУР Рассмотрены принципы формирования упорядоченных наноструктур с помощью решеточной интерференционной рентгенолитографии. Подробно описывается способ изготовления упорядоченного полимерного нанофильтра с размерами элементов до 1 нм путем фотостимулированного травления тонкой полимерной пленки пространственно-структурированным синхротронным излучением. Обсуждаются технологические аспекты создания периодических металлических наноструктур методами интерференционной рентгенолитографии и многоуровневой мембранной технологии.
Теги: cинхротронное излучение membrane technology nanofilters ordered nanostructure synchrotron radiation мембранная технология нанофильтры упорядоченная наноструктура
S.Kuzmin, V.Mathveev
SYNCHRONOUS RADIATION TECHNOLOGICAL CAPABILITIES FOR PRODUCING AND TREATMENT OF BIOMEDICAL MATERIALS Performance capabilities of synchrotron radiation technology for production and treatment of nanostructured biomedical materials and hybrid bioinorganic structures are discussed. Synchrotron is an universal instrument for these purposes providing a technological triad: technology itself, analytics and metrology.
SYNCHRONOUS RADIATION TECHNOLOGICAL CAPABILITIES FOR PRODUCING AND TREATMENT OF BIOMEDICAL MATERIALS Performance capabilities of synchrotron radiation technology for production and treatment of nanostructured biomedical materials and hybrid bioinorganic structures are discussed. Synchrotron is an universal instrument for these purposes providing a technological triad: technology itself, analytics and metrology.
С.Кузьмин, В.Матвеев
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ОБРАБОТКИ БИОМЕДИЦИНСКИХ МАТЕРИАЛОВ Обсуждается возможность управления химическими реакциями посредством синхротронного излучения и создания наноструктурированных биомедицинских материалов и гибридных бионеорганических структур. Синхротрон для этих целей является универсальным инструментом, обес-
печивающим технологическую триаду: собственно технологию, аналитику и метрологию.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ОБРАБОТКИ БИОМЕДИЦИНСКИХ МАТЕРИАЛОВ Обсуждается возможность управления химическими реакциями посредством синхротронного излучения и создания наноструктурированных биомедицинских материалов и гибридных бионеорганических структур. Синхротрон для этих целей является универсальным инструментом, обес-
печивающим технологическую триаду: собственно технологию, аналитику и метрологию.
Теги: implants interference x-ray lithography nanofilters nanostructuring импланты интерференционная рентгеновская литография наноструктурирование нанофильтры
Superconducting Electronics
Сверхпроводниковая электроника
A.Gudkov
JOSEPHSON JUNCTIONS: ELECTROPHYSICAL PROPERTIES, FIELD OF APPLICATION AND DEVELOPMENT PROSPECTS The main types of low-temperature Josephson junctions on the base of niobium technology (SIS, SNS and SDS junctions), their designs and mechanisms of current transport are considered. The voltage-current characteristics of Josephson junctions and their distinctive features depending on junction type are available. Key parameters of Josephson junctions responsible for their quality and practical value are defined. The Josephson junctions formation technology is presented and the influence of superconducting heterostructure quality, including the state of functional layers boundaries, on junctions electric characteristics is shown. Field of applications of the main types of Josephson junctions according to their properties is defined. The prospects of further Josephson junctions development, their technology and design are given.
JOSEPHSON JUNCTIONS: ELECTROPHYSICAL PROPERTIES, FIELD OF APPLICATION AND DEVELOPMENT PROSPECTS The main types of low-temperature Josephson junctions on the base of niobium technology (SIS, SNS and SDS junctions), their designs and mechanisms of current transport are considered. The voltage-current characteristics of Josephson junctions and their distinctive features depending on junction type are available. Key parameters of Josephson junctions responsible for their quality and practical value are defined. The Josephson junctions formation technology is presented and the influence of superconducting heterostructure quality, including the state of functional layers boundaries, on junctions electric characteristics is shown. Field of applications of the main types of Josephson junctions according to their properties is defined. The prospects of further Josephson junctions development, their technology and design are given.
А.Гудков
ДЖОЗЕФСОНОВСКИЕ ПЕРЕХОДЫ: ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Рассмотрены основные типы низкотемпературных джозефсоновских переходов на основе ниобиевой технологии (переходы SIS-, SNS- и SDS-типов), их конструкции и механизмы транспорта тока. Представлены вольт-амперные характеристики джозефсоновских переходов и выделены их отличительные особенности в зависимости от типа перехода. Определены основные параметры джозефсоновских переходов, отвечающие за их качество и практическую ценность. Дано описание технологии формирования джозефсоновских переходов и показано влияние качества сверхпроводниковой гетероструктуры, включая состояние границ раздела функциональных слоев, на электрические характеристики переходов. Определены области применения основных типов джозефсоновских переходов в соответствии с их свойствами. Дана перспектива дальнейшего развития джозефсоновских переходов, их технологии и конструкции.
ДЖОЗЕФСОНОВСКИЕ ПЕРЕХОДЫ: ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Рассмотрены основные типы низкотемпературных джозефсоновских переходов на основе ниобиевой технологии (переходы SIS-, SNS- и SDS-типов), их конструкции и механизмы транспорта тока. Представлены вольт-амперные характеристики джозефсоновских переходов и выделены их отличительные особенности в зависимости от типа перехода. Определены основные параметры джозефсоновских переходов, отвечающие за их качество и практическую ценность. Дано описание технологии формирования джозефсоновских переходов и показано влияние качества сверхпроводниковой гетероструктуры, включая состояние границ раздела функциональных слоев, на электрические характеристики переходов. Определены области применения основных типов джозефсоновских переходов в соответствии с их свойствами. Дана перспектива дальнейшего развития джозефсоновских переходов, их технологии и конструкции.
Теги: an interlayer characteristic voltage coherence length critical current dividing boundary josephson effect josephson junction power gap sds type sds-тип sis (snis) type sis (snis)-тип sns type sns-тип superconducting heterostructure weak link граница раздела джозефсоновский переход длина когерентности критический ток прослойка сверхпроводниковая гетероструктура слабая связь характерное напряжение энергетическая щель эффект джозефсона
A.Gudkov, A.Klushin, A.Kozlov
MICROWAVE EMISSION OF Nb/Α-SI/Nb JOSEPHSON JUNCTION CHAIN For the first time generation measurements of low-temperature SDS Josephson junctions chains on the base of superconducting Nb/α-Si/Nb heterostructure are carried out. Comparison of radiation capacity of SDS junctions chains with radiation of Josephson junctions chains on the base of high-temperature superconductors is performed. SDS junctions application perspectiveness for creation of generators of millimeter and submillimeter wave bands are given. It is shown that the width of the generation line depends on disorder the normal resistance of Josephson junctions in the chain.
MICROWAVE EMISSION OF Nb/Α-SI/Nb JOSEPHSON JUNCTION CHAIN For the first time generation measurements of low-temperature SDS Josephson junctions chains on the base of superconducting Nb/α-Si/Nb heterostructure are carried out. Comparison of radiation capacity of SDS junctions chains with radiation of Josephson junctions chains on the base of high-temperature superconductors is performed. SDS junctions application perspectiveness for creation of generators of millimeter and submillimeter wave bands are given. It is shown that the width of the generation line depends on disorder the normal resistance of Josephson junctions in the chain.
А.Гудков, А.Клушин, А.Козлов
СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЕ ЦЕПОЧЕК ДЖОЗЕФСОНОВСКИХ ПЕРЕХОДОВ Nb/α-Si/Nb В настоящей работе впервые проведены измерения генерации цепочек низкотемпературных джозефсоновских переходов SDS-типа на основе сверхпроводниковой гетероструктуры Nb/α-Si/Nb. Проведено сравнение мощности излучения цепочек переходов SDS-типа с излучением цепочек джозефсоновских переходов из высокотемпературных сверхпроводников. Показана перспективность использования переходов SDS-типа для создания генераторов миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. Показано, что ширина линии генерации зависит от разброса нормальных сопротивлений джозефсоновских переходов в цепочке.
СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЕ ЦЕПОЧЕК ДЖОЗЕФСОНОВСКИХ ПЕРЕХОДОВ Nb/α-Si/Nb В настоящей работе впервые проведены измерения генерации цепочек низкотемпературных джозефсоновских переходов SDS-типа на основе сверхпроводниковой гетероструктуры Nb/α-Si/Nb. Проведено сравнение мощности излучения цепочек переходов SDS-типа с излучением цепочек джозефсоновских переходов из высокотемпературных сверхпроводников. Показана перспективность использования переходов SDS-типа для создания генераторов миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. Показано, что ширина линии генерации зависит от разброса нормальных сопротивлений джозефсоновских переходов в цепочке.
Теги: fabri-perot resonator generator heterodyne : josephson junction magnetron sputtering microstrip line slot-hole line synchronization генератор гетеродин джозефсоновский переход магнетронное распыление микрополосковая линия резонатор фабри-перо синхронизация щелевая линия
A.Gudkov, N.Klenov, I.Soloviev
DIGITAL SYSTEMS FOR RECEIVING AND PROCESSING INFORMATION ON THE BASIS OF SUPERCONDUCTING ELECTRONICS We present a description of the principle elements of a superconducting fully digital receiver: superconducting analog-to-digital converter (ADC) and a signal processor. We have examined the work of the most successful ADC based on the Josephson effect and the effect of the magnetic flux quantization (both the parallel and the oversampling ADCs). We demonstrated prospects for a software-defined radio and TV set using superconducting electronic devices.
DIGITAL SYSTEMS FOR RECEIVING AND PROCESSING INFORMATION ON THE BASIS OF SUPERCONDUCTING ELECTRONICS We present a description of the principle elements of a superconducting fully digital receiver: superconducting analog-to-digital converter (ADC) and a signal processor. We have examined the work of the most successful ADC based on the Josephson effect and the effect of the magnetic flux quantization (both the parallel and the oversampling ADCs). We demonstrated prospects for a software-defined radio and TV set using superconducting electronic devices.
А.Гудков, Н.Клёнов, И.Соловьёв
ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ СВЕРХПРОВОДНИКОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ Представлено описание принципов работы основных элементов полностью цифрового сверхпроводникового приемника: сверхпроводникового аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и сигнального процессора. Разобрана работа наиболее успешных АЦП на основе эффекта Джозефсона и эффекта квантования магнитного потока (как параллельных АЦП, так и АЦП с избыточной дискретизацией). Продемонстрированы перспективы создания программно-определяемых теле- и радиосистем с использованием устройств сверхпроводниковой электроники.
ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ СВЕРХПРОВОДНИКОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ Представлено описание принципов работы основных элементов полностью цифрового сверхпроводникового приемника: сверхпроводникового аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и сигнального процессора. Разобрана работа наиболее успешных АЦП на основе эффекта Джозефсона и эффекта квантования магнитного потока (как параллельных АЦП, так и АЦП с избыточной дискретизацией). Продемонстрированы перспективы создания программно-определяемых теле- и радиосистем с использованием устройств сверхпроводниковой электроники.
Теги: cверхпроводниковый ацп effect of magnetic flux quantization josephson effect superconducting adc эффект джозефсона эффект квантования магнитного потока
Scanning Probe Microscopy
Сканирующая зондовая микроскопия
R.Lapshin
FEATURE-ORIENTED SCANNING PROBE MICROSCOPY: PRECISION MEASUREMENTS, NANOMETROLOGY, BOTTOM-UP NANOTECHNOLOGIES A brief description of a group of methods forming a feature-oriented scanning probe microscopy (FOSPM) is given. FOSPM is a new approach to scanning probe microscopy where a surface under measurement or modification is represented by a set of features, each of which is characterized by its own collection of features, rather than by a "dead" array of scan points. Working with the surface features at room temperature will not only permit to considerably increase precision of surface topography measurement and notably improve resolution of the probe microscope but also create a free-running multiprobe bottom-up nanomanufacturing in the near future.
FEATURE-ORIENTED SCANNING PROBE MICROSCOPY: PRECISION MEASUREMENTS, NANOMETROLOGY, BOTTOM-UP NANOTECHNOLOGIES A brief description of a group of methods forming a feature-oriented scanning probe microscopy (FOSPM) is given. FOSPM is a new approach to scanning probe microscopy where a surface under measurement or modification is represented by a set of features, each of which is characterized by its own collection of features, rather than by a "dead" array of scan points. Working with the surface features at room temperature will not only permit to considerably increase precision of surface topography measurement and notably improve resolution of the probe microscope but also create a free-running multiprobe bottom-up nanomanufacturing in the near future.
Р.Лапшин
ОСОБЕННОСТЬ-ОРИЕНТИРОВАННАЯ СКАНИРУЮЩАЯ ЗОНДОВАЯ МИКРОСКОПИЯ: ПРЕЦИЗИОННЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ, НАНОМЕТРОЛОГИЯ, НАНОТЕХНОЛОГИИ "СНИЗУ-ВВЕРХ" Дается краткое описание группы методов, лежащих в основе особенность-ориентированной сканирующей зондовой микроскопии (ООСЗМ) – нового подхода в сканирующей зондовой микроскопии, при котором измеряемая или модифицируемая поверхность представлена не “мертвым” массивом точек скана, а совокупностью особенностей, каждая из которых характеризуется своим собственным набором признаков. Работа с особенностями поверхности позволяет при комнатной температуре не только существенно увеличить точность измерения топографии поверхности и заметно улучшить разрешение зондового микроскопа, но и в перспективе реализовать автономно работающее многозондовое нанопроизводство “снизу-вверх”.
ОСОБЕННОСТЬ-ОРИЕНТИРОВАННАЯ СКАНИРУЮЩАЯ ЗОНДОВАЯ МИКРОСКОПИЯ: ПРЕЦИЗИОННЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ, НАНОМЕТРОЛОГИЯ, НАНОТЕХНОЛОГИИ "СНИЗУ-ВВЕРХ" Дается краткое описание группы методов, лежащих в основе особенность-ориентированной сканирующей зондовой микроскопии (ООСЗМ) – нового подхода в сканирующей зондовой микроскопии, при котором измеряемая или модифицируемая поверхность представлена не “мертвым” массивом точек скана, а совокупностью особенностей, каждая из которых характеризуется своим собственным набором признаков. Работа с особенностями поверхности позволяет при комнатной температуре не только существенно увеличить точность измерения топографии поверхности и заметно улучшить разрешение зондового микроскопа, но и в перспективе реализовать автономно работающее многозондовое нанопроизводство “снизу-вверх”.
Теги: afm aperture atomic-force microscopy creep feature feature-oriented scanning fos nanometrology nanotechnology noise nonlinearity nonorthogonality object probe attachment recognition scanner scanning probe microscopy scanning tunneling microscopy segment skipping spm stm thermal drift апертура атомно-силовая микроскопия (асм) крип нанометрология нанотехнология нелинейность неортогональность объект особенность особенность-ориентированное сканирование (оос) ползучесть привязка зонда распознавание сегмент сканер сканирующая зондовая микроскопия (сзм) сканирующая туннельная микроскопия (стм) скиппинг термодрейф шум
Optoelectronic Radiators
Оптоэлектронные излучатели
U.Bekirev, B.Potapov
SOME FEATURES OF LIGHT EMITTING DEVICES ON THE BASIS OF HETEROSTRUCTURES WITH INTERNAL INJECTION AMPLIFICATION A new type of multipass emitting heterostructures is considered. These heterostructures have inner injection amplifying. The active area consists of two or more layers with different thickness, doping and energy gap. The resources of these structures and the criterions of injection amplifying are investigated. These criterions are also valid for structures with an absorbing substrate. LEDs and lasers on the base of such structures are investigated. In LEDs the significant rise of external quantum efficiency takes place when current density exceeds some threshold. In lasers the relaxation oscillations of current and emission near threshold are revealed. The effect of self-cooling of a layer with narrow energy gap is possible in LEDs and lasers. The effect of thin film is possible in structures with thick films. Heterostructures with inner injection amplifying are perspective for semiconductor emitters refinement.
SOME FEATURES OF LIGHT EMITTING DEVICES ON THE BASIS OF HETEROSTRUCTURES WITH INTERNAL INJECTION AMPLIFICATION A new type of multipass emitting heterostructures is considered. These heterostructures have inner injection amplifying. The active area consists of two or more layers with different thickness, doping and energy gap. The resources of these structures and the criterions of injection amplifying are investigated. These criterions are also valid for structures with an absorbing substrate. LEDs and lasers on the base of such structures are investigated. In LEDs the significant rise of external quantum efficiency takes place when current density exceeds some threshold. In lasers the relaxation oscillations of current and emission near threshold are revealed. The effect of self-cooling of a layer with narrow energy gap is possible in LEDs and lasers. The effect of thin film is possible in structures with thick films. Heterostructures with inner injection amplifying are perspective for semiconductor emitters refinement.
У.Бекирев, Б.Потапов
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОСТРУКТУР С ВНУТРЕННИМ УСИЛЕНИЕМ ИНЖЕКЦИИ Рассмотрен новый тип многопроходных излучающих гетероструктур – гетероструктуры с внутренним усилением инжекции, где активная область состоит из двух или более слоев с разными толщиной, легированием и шириной запрещенной зоны. Исследованы возможности и найдены критерии усиления инжекции в таких гетероструктурах. Эти критерии справедливы и для гетероструктур с поглощающей подложкой. Исследованы светодиоды и лазеры на основе таких гетероструктур. В светодиодах наблюдалось значительное возрастание внешнего квантового выхода излучения, начиная с некоторой плотности тока через p-n-переход. При исследовании лазеров обнаружены релаксационные импульсы тока и света в области пороговых токов. В светодиодах и лазерах возможен также эффект самоохлаждения узкозонного слоя активной области. Возможно получение эффекта тонкопленочности в нетонкопленочных структурах. Гетероструктуры с внутренним усилением инжекции могут быть перспективными для совершенствования полупроводниковых излучателей.
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОСТРУКТУР С ВНУТРЕННИМ УСИЛЕНИЕМ ИНЖЕКЦИИ Рассмотрен новый тип многопроходных излучающих гетероструктур – гетероструктуры с внутренним усилением инжекции, где активная область состоит из двух или более слоев с разными толщиной, легированием и шириной запрещенной зоны. Исследованы возможности и найдены критерии усиления инжекции в таких гетероструктурах. Эти критерии справедливы и для гетероструктур с поглощающей подложкой. Исследованы светодиоды и лазеры на основе таких гетероструктур. В светодиодах наблюдалось значительное возрастание внешнего квантового выхода излучения, начиная с некоторой плотности тока через p-n-переход. При исследовании лазеров обнаружены релаксационные импульсы тока и света в области пороговых токов. В светодиодах и лазерах возможен также эффект самоохлаждения узкозонного слоя активной области. Возможно получение эффекта тонкопленочности в нетонкопленочных структурах. Гетероструктуры с внутренним усилением инжекции могут быть перспективными для совершенствования полупроводниковых излучателей.
Теги: active area electron-hole pair external quantum efficiency injection minority carriers multipass p-n heterostructure radiative recombination substrate thermal injection активная область внешний квантовый выход излучательная рекомбинация инжекция многопроходная p-n-гетероструктура неосновные носители область излучательной рекомбинации подложка термический выброс электронно-дырочная пара
U.Bekirev, S.Babenko, V.Krukov, B.Potapov, A.Skiper
LASER ON THE BASE OF A THIN-FILM P-N HETEROSTRUCTURE For the first time semiconductor lasers on the base of multipass thin-film p-n heterostructures are investigated. The thin-film multipass laser p-n heterostructure with thickness of 13–30μm was mounted on a substrate-carrier. The radiation spectra, threshold currents and quantum efficiency of a thin-film multipass laser array configuration are investigated experimentally. An external quantum efficiency of a thin-film multipass laser was 77% at Т = 300K and more than 90% at Т = 77K. The research results have been compared with similar results for thick-film multipass lasers. The improvement of parameters of thin-film lasers in comparison with thick-film has been shown.
LASER ON THE BASE OF A THIN-FILM P-N HETEROSTRUCTURE For the first time semiconductor lasers on the base of multipass thin-film p-n heterostructures are investigated. The thin-film multipass laser p-n heterostructure with thickness of 13–30μm was mounted on a substrate-carrier. The radiation spectra, threshold currents and quantum efficiency of a thin-film multipass laser array configuration are investigated experimentally. An external quantum efficiency of a thin-film multipass laser was 77% at Т = 300K and more than 90% at Т = 77K. The research results have been compared with similar results for thick-film multipass lasers. The improvement of parameters of thin-film lasers in comparison with thick-film has been shown.
У.Бекирев, С.Бабенко, В.Крюков, Б.Потапов, А.Скипер
ЛАЗЕР НА ОСНОВЕ МНОГОПРОХОДНОЙ ТОНКОПЛЕНОЧНОЙ P-N-ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ Впервые исследованы полупроводниковые инжекционные лазеры на основе многопроходных тонкопленочных p-n-гетероструктур. Тонкопленочная многопроходная лазерная p-n-гетероструктура толщиной 13–30 мкм была посажена на подложку-носитель. Экспериментальные исследования решетки лазеров на основе тонкопленочных p-n-гетероструктур касались спектров излучения, пороговых токов и внешних квантовых выходов. В тонкопленочном многопроходном лазере были получены внешние квантовые выходы 77% при Т=300К и более 90% при Т=77К. Полученные результаты исследований были приведены в сравнение с аналогичными результатами для решетки лазеров на основе нетонкопленочной многопроходной p-n-гетероструктуры. Показано улучшение параметров многопроходных тонкопленочных лазеров над нетонкопленочными.
ЛАЗЕР НА ОСНОВЕ МНОГОПРОХОДНОЙ ТОНКОПЛЕНОЧНОЙ P-N-ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ Впервые исследованы полупроводниковые инжекционные лазеры на основе многопроходных тонкопленочных p-n-гетероструктур. Тонкопленочная многопроходная лазерная p-n-гетероструктура толщиной 13–30 мкм была посажена на подложку-носитель. Экспериментальные исследования решетки лазеров на основе тонкопленочных p-n-гетероструктур касались спектров излучения, пороговых токов и внешних квантовых выходов. В тонкопленочном многопроходном лазере были получены внешние квантовые выходы 77% при Т=300К и более 90% при Т=77К. Полученные результаты исследований были приведены в сравнение с аналогичными результатами для решетки лазеров на основе нетонкопленочной многопроходной p-n-гетероструктуры. Показано улучшение параметров многопроходных тонкопленочных лазеров над нетонкопленочными.
Теги: active area external quantum efficiency injection minority carriers : multipass p-n heterostructure radiation reabsorption radiative recombination substrate-carrier the area of radiative recombination thin-film laser активная область внешний квантовый выход излучательная рекомбинация инжекция многопроходная p-n-гетероструктура неосновные носители область излучательной рекомбинации подложка-носитель тонкопленочный лазер
U.Bekirev, S.Babenko, V.Kryukov, B.Potapov, A.Skiper
LED ON THE BASE OF A MULTIPASS THIN-FILM HETEROSTRUCTURE Certain designs of light-emitting diode chips on the basis of multipass thin-film p-n heterostructures are considered. For manufacturing LED chips a high-temperature glue was used for mounting thin-film p-n heterostructures (15–30 μm) on a substrate-carrier. Some characteristics of light-emitting diodes were investigated experimentally. External quantum efficiency of thin-film multipass light emmiting chips was more than 20%, and of LEDs on the basis of such chips was more than 30%. The superiority of thin-film LEDs diodes over thick-film ones is shown.
LED ON THE BASE OF A MULTIPASS THIN-FILM HETEROSTRUCTURE Certain designs of light-emitting diode chips on the basis of multipass thin-film p-n heterostructures are considered. For manufacturing LED chips a high-temperature glue was used for mounting thin-film p-n heterostructures (15–30 μm) on a substrate-carrier. Some characteristics of light-emitting diodes were investigated experimentally. External quantum efficiency of thin-film multipass light emmiting chips was more than 20%, and of LEDs on the basis of such chips was more than 30%. The superiority of thin-film LEDs diodes over thick-film ones is shown.
У.Бекирев, С.Бабенко, В.Крюков, Б.Потапов, А.Скипер
СВЕТОДИОД НА ОСНОВЕ МНОГОПРОХОДНОЙ ТОНКОПЛЕНОЧНОЙ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ Приведены некоторые конструкции светодиодных чипов на основе многопроходных тонкопленочных p-n-гетероструктур. При изготовлении чипов светодиодов использовался высокотемпературный клей для посадки тонкопленочной излучающей p-n-гетероструктуры толщиной 15–30 мкм на подложку-носитель. Проведены экспериментальные исследования некоторых характеристик чипов светодиодов. Внешний квантовый выход тонкопленочных многопроходных светодиодов превысил 20%, а светодиодов на основе таких чипов – 30%, Таким образом, тонкопленочные чипы светодиодов заметно превосходят нетонкопленочные.
СВЕТОДИОД НА ОСНОВЕ МНОГОПРОХОДНОЙ ТОНКОПЛЕНОЧНОЙ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ Приведены некоторые конструкции светодиодных чипов на основе многопроходных тонкопленочных p-n-гетероструктур. При изготовлении чипов светодиодов использовался высокотемпературный клей для посадки тонкопленочной излучающей p-n-гетероструктуры толщиной 15–30 мкм на подложку-носитель. Проведены экспериментальные исследования некоторых характеристик чипов светодиодов. Внешний квантовый выход тонкопленочных многопроходных светодиодов превысил 20%, а светодиодов на основе таких чипов – 30%, Таким образом, тонкопленочные чипы светодиодов заметно превосходят нетонкопленочные.
Теги: active area area of radiative recombination external quantum efficiency injection minority carriers multipass p-n heterostructure radiative recombination substrate активная область внешний квантовый выход излучательная рекомбинация инжекция многопроходная p-n-гетероструктура неосновные носители область излучательной рекомбинации подложка
Field-Emission Electronics
Автоэмиссионная электроника
E.Ilyichev, A.Kuleshev, R.Nabiev, G.Petrukhin, G.Richkov. H.Chernyavskaya
TERAHERTZ ELECTRONICS. AUTOEMITTERS ON THE BASE OF DIAMOND MICROCONICAL BODIES AND GRAPHEME New approaches to the design of an autoemitter that is necessary for microwave systems of 0.1–1 THz band microwave systems systems are considered. Primary investigation was given to a large volume of scientific literature addressed to autoemitters. The pivotal motive for such analysis involves causation that prevents the effective autoemitter design. It was found that electrode shorting, emitting microstructures height spread and provision of high vacuum that is needed to reduce the number of electrons that destroy the emitting structures could be the cause of this. In this paper it was proposed to use high density diamond microconical bodies as emitting structures. Diamond possesses high mechanical strength that decreases ions destructive effect. The microconical bodies height spread is reduced by reverse lithography. It’s main point involves at first formation on the silicon surface a mask with minimal permissible dimension on top of witch a doped diamond layer is grown. A control grapheme electrode is proposed that assumes total absence of holes relative to witch it is necessary to align microspikes.
TERAHERTZ ELECTRONICS. AUTOEMITTERS ON THE BASE OF DIAMOND MICROCONICAL BODIES AND GRAPHEME New approaches to the design of an autoemitter that is necessary for microwave systems of 0.1–1 THz band microwave systems systems are considered. Primary investigation was given to a large volume of scientific literature addressed to autoemitters. The pivotal motive for such analysis involves causation that prevents the effective autoemitter design. It was found that electrode shorting, emitting microstructures height spread and provision of high vacuum that is needed to reduce the number of electrons that destroy the emitting structures could be the cause of this. In this paper it was proposed to use high density diamond microconical bodies as emitting structures. Diamond possesses high mechanical strength that decreases ions destructive effect. The microconical bodies height spread is reduced by reverse lithography. It’s main point involves at first formation on the silicon surface a mask with minimal permissible dimension on top of witch a doped diamond layer is grown. A control grapheme electrode is proposed that assumes total absence of holes relative to witch it is necessary to align microspikes.
Э.Ильичёв, А.Кулешов, Р.Набиев, Г.Петрухин, Г.Рычков, Е.Чернявская
ТЕРАГЕРЦОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА. АВТОЭМИТТЕРЫ НА ОСНОВЕ АЛМАЗНЫХ МИКРОКОНУСОВ И ГРАФЕНА Рассматриваются новые подходы к разработке автоэмиттера, необходимого для СВЧ-систем диапазона 0,1–1 ТГц. Предварительному анализу был подвергнут большой объем научной литературы, посвященной автоэмиттерам. Основной мотив такого анализа заключался в выяснении причин, препятствующих разработке эффективного автоэмиттера. Было выяснено, что к таким причинам следует отнести закоротки управляющего электрода, разброс по высоте эмитирующих электроны микроструктур и обеспечение высокого вакуума, необходимого для уменьшения числа ионов, разрушающих эмитирующие структуры. В работе в качестве эмитирующих структур предложены алмазные микроконусы с высокой плотностью их размещения. Алмаз обладает высокой прочностью, что понижает разрушающее действие ионов. Для уменьшения у микроконусов разброса по высоте используется реверсивная литография. Ее суть заключается в том, что сначала на поверхности кремния формируется маска с минимально допустимыми размерами, а поверх этой маски наращивается легированная алмазная пленка. В качестве управляющего электрода предлагается использовать графеновый электрод, что предполагает полное отсутствие в электроде отверстий, относительно которых необходимо центрировать микроострия.
ТЕРАГЕРЦОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА. АВТОЭМИТТЕРЫ НА ОСНОВЕ АЛМАЗНЫХ МИКРОКОНУСОВ И ГРАФЕНА Рассматриваются новые подходы к разработке автоэмиттера, необходимого для СВЧ-систем диапазона 0,1–1 ТГц. Предварительному анализу был подвергнут большой объем научной литературы, посвященной автоэмиттерам. Основной мотив такого анализа заключался в выяснении причин, препятствующих разработке эффективного автоэмиттера. Было выяснено, что к таким причинам следует отнести закоротки управляющего электрода, разброс по высоте эмитирующих электроны микроструктур и обеспечение высокого вакуума, необходимого для уменьшения числа ионов, разрушающих эмитирующие структуры. В работе в качестве эмитирующих структур предложены алмазные микроконусы с высокой плотностью их размещения. Алмаз обладает высокой прочностью, что понижает разрушающее действие ионов. Для уменьшения у микроконусов разброса по высоте используется реверсивная литография. Ее суть заключается в том, что сначала на поверхности кремния формируется маска с минимально допустимыми размерами, а поверх этой маски наращивается легированная алмазная пленка. В качестве управляющего электрода предлагается использовать графеновый электрод, что предполагает полное отсутствие в электроде отверстий, относительно которых необходимо центрировать микроострия.
Advanced Nanoelectronic Devices
Перспективная элементная база наноэлектроники
A.Gudkov, A.Gogin, M.Kik, A.Kozlov, A.Samus
MEMRISTORS – A NEW TYPE OF ELEMENTS OF RESISTIVE MEMORY FOR NANOELECTRONICS Possibilities of formation of memristive structures by various technological methods and with various barrier layers materials are considered. Prospects of memristor application the development of semiconductor electronics are shown. The technology of experimental memristor samples formation is described. Preliminary results of a pilot study of memristive Pt/TiO2/TiOx/Pt structures are presented. The "forming" (electroforming) process and the sequential change of the current-voltage characteristic is shown. A typical current-voltage characteristic of a Pt/TiO2/TiOx/Pt memristor after carrying out electroforming process is provided.
MEMRISTORS – A NEW TYPE OF ELEMENTS OF RESISTIVE MEMORY FOR NANOELECTRONICS Possibilities of formation of memristive structures by various technological methods and with various barrier layers materials are considered. Prospects of memristor application the development of semiconductor electronics are shown. The technology of experimental memristor samples formation is described. Preliminary results of a pilot study of memristive Pt/TiO2/TiOx/Pt structures are presented. The "forming" (electroforming) process and the sequential change of the current-voltage characteristic is shown. A typical current-voltage characteristic of a Pt/TiO2/TiOx/Pt memristor after carrying out electroforming process is provided.
А.Гудков, А.Гогин, М.Кик, А.Козлов, А.Самусь
МЕМРИСТОРЫ – НОВЫЙ ТИП ЭЛЕМЕНТОВ РЕЗИСТИВНОЙ ПАМЯТИ ДЛЯ НАНОЭЛЕКТРОНИКИ Рассмотрены возможности формирования мемристивных структур различными технологическими методами и с различными материалами барьерных слоев. Показана перспективность использования мемристоров в развитии полупроводниковой электроники. Описана технология формирования экспериментальных образцов мемристоров. Представлены предварительные результаты экспериментального исследования мемристивных структур Pt/TiO2/TiOx/Pt. Показан процесс "формовки" (электроформовки) и последовательное изменение вольт-амперной характеристики. Приведена типичная вольт-амперная характеристика мемристора Pt/TiO2/TiOx/Pt после проведения процесса "формовки".
МЕМРИСТОРЫ – НОВЫЙ ТИП ЭЛЕМЕНТОВ РЕЗИСТИВНОЙ ПАМЯТИ ДЛЯ НАНОЭЛЕКТРОНИКИ Рассмотрены возможности формирования мемристивных структур различными технологическими методами и с различными материалами барьерных слоев. Показана перспективность использования мемристоров в развитии полупроводниковой электроники. Описана технология формирования экспериментальных образцов мемристоров. Представлены предварительные результаты экспериментального исследования мемристивных структур Pt/TiO2/TiOx/Pt. Показан процесс "формовки" (электроформовки) и последовательное изменение вольт-амперной характеристики. Приведена типичная вольт-амперная характеристика мемристора Pt/TiO2/TiOx/Pt после проведения процесса "формовки".
Теги: atomic layer deposition electroforming heterostructure memory memristor атомно-слоевое осаждение гетероструктура мемристор память электроформовка
V. Rakitin
MODELING OF LOW-VOLTAGE NANOMETER MERGED MOS DEVICES A new type of low-voltage nanometer-sized device – the merged MOS transistor (MMOS) is considered. The design and operation are described. The MMOS with a minimal topological size of 10nm is simulated and shown working at supply voltage of not less than 0.1V.
MODELING OF LOW-VOLTAGE NANOMETER MERGED MOS DEVICES A new type of low-voltage nanometer-sized device – the merged MOS transistor (MMOS) is considered. The design and operation are described. The MMOS with a minimal topological size of 10nm is simulated and shown working at supply voltage of not less than 0.1V.
В.Ракитин
МОДЕЛИРОВАНИЕ НИЗКОВОЛЬТОВЫХ НАНОМЕТРОВЫХ СОВМЕЩЕННЫХ МОП-ПРИБОРОВ Рассмотрен новый тип приборов с нанометровыми размерами – совмещенный МОП-транзистор (СМОП). Описана конструкция и принцип его работы. Проведено моделирование СМОП с минимальным топологическим размером 10 нм и показана его работоспособность при напряжении вплоть до 0,1 В.
МОДЕЛИРОВАНИЕ НИЗКОВОЛЬТОВЫХ НАНОМЕТРОВЫХ СОВМЕЩЕННЫХ МОП-ПРИБОРОВ Рассмотрен новый тип приборов с нанометровыми размерами – совмещенный МОП-транзистор (СМОП). Описана конструкция и принцип его работы. Проведено моделирование СМОП с минимальным топологическим размером 10 нм и показана его работоспособность при напряжении вплоть до 0,1 В.