6. Технология синтеза нанопроволочек по механизму пар-жидкость-кристалл (пжк)

Монодисперсное коллоидное золото наносят на поверхность Si-пластины. Если средний размер частички золота составляет 2 нм [фирма «Ted Pella»], то в этой частице содержится ~ 335 атомов. Диаметр золотой крупинки-катализатора и определяет диаметр вырастающей из неё нанопроволоки.

7.Нанопроволочный “малодырочный” транзистор из p⁺⁺-Si-НП.

Общий вид полевого транзистора из кремниевой нанопроволоки изображён на

рисунке. Контакты сток–исток представляют собой двухслойную систему из Ti (50нм) и Au (50нм).

Влияние термообработки контактов на сопротивление Si- нанопроволок: а) ВАХ; в) гистограмма сопротивлений (справа – до, слева – после вжигания ) Контакты вжигают при T=300-600ºC, в атмосфере – форминг-газа, т. е. 10% H₂+90%>He. Из рисунка видно, что в результате этой процедуры сопротивление нанопроволоки снижается на порядок

8.Технология висячих углеродных нанотрубок

Суть работы заключается в том, что висячие углеродные нанотрубки прямо по воздуху соединяют кремниевые наноопоры из нанокристаллов

1. Нк-Si получали отжигом структуры кремний-на-изоляторе (толщина слоя кремния 10нм) в сверхвысоком вакууме при 950°С в течение 1 мин.

2. Сплошная плёнка распадалась на совокупность нк-Si высотой 100-150нм, диаметром основания 90нм и средним расстоянием между ними ~200нм.

3.На поверхность наносили катализатор (осаждением слоя FePt из сильно разбавленного раствора FePt соли или испарением 1-2нм слоя Fe).

4. Подложку загружали в реактор, нагревали до 900°С и над ней пропускали поток смеси метана (400см³/мин.) с водородом (20см³/мин.) при почти атмосферном давлении.

9.Технология микроструйного выстраивания нанопроволок

Если к поверхности окисленной кремниевой пластины прижать пластиковую форму с изготовленными на прижимаемой стороне микроканалами (Ø=5-500мкм и длиной от 6 до 20мм), а затем заставить протекать по этим каналам взвесь нанопроволок в этаноле, то проволоки выстроятся по течению как водоросли в ручье.

Разброс по углу отклонения нанопроволоки от оси канала может быть доведён до 6-7º при скорости потока 8-10мм/с.

Для надёжного крепления нанопроволок к подложке поверхность SiO₂ предварительно покрывают самоорганизованным монослоем из 3-аминопропилтриэтоксисилана (АПТЭС), для чего окунают подложку в миллимолярный раствор АПТЭС в хлороформе на полчаса, а затем нагревают до 110ºС в течение 10 минут.

Для упорядоченного расположения нанопроволок на подложке методом электронной литографии делают сначала канавки в резисте и АПТЭС клей наносят только в эти канавки.

10.Достоинства транзисторов на углеродных нанотрубках

Во-первых, скорость работы УНТ-транзистора намного превосходит быстродействие кремниевых транзисторов. По некоторым оценкам, нанотрубка может работать на частоте в 1 ТГц, что в сотни раз быстрее, чем скорости современных компьютеров. В настоящее время созданы устройства на основе нанотрубок, работающие на частотах до 30 ГГц, что на порядок больше тактовой частоты хорошего современного процессора. Это достигается за счёт высокой подвижности электронов в нанотрубках (в кремнии этот параметр составляет 1400 см2/В•с, а в нанотрубках - около 100 000 см2/В•с).  Во-вторых, теоретический предел для миниатюризации кремниевых элементов составляет 12 нм. Для УНТ такого предела нет, размеры элементов на их основе могут достигать размеров молекулы.  В-третьих, процесс производства транзисторов на основе УНТ может быть сделан значительно более простым, чем производство кремниевых элементов. Это возможно благодаря технологии печати транзисторов краской, состоящей из углеродных нанотрубок, разрабатываемой компанией NEC. В настоящий момент возможна печать транзистора целиком, включая электроды, слои изоляции и каналы из УНТ.  Кроме того, возможен синтез Y-образных нанотрубок, которые сами по себе уже могут выполнять функции транзистора, без каких-либо дополнительных элементов.

11.Физические принципы размерного квантованияНизкоразмерным в отличие от объемного 3-D, (D – от английского размерность, размерный – dimensional) называют такое состояние кристаллов, когда движение носителей заряда ограничено в одном 2-D, двух 1-D или трех измерениях 0-D. Квантовое ограничение возникает в тех случаях, когда характерная квантовая длина носителя заряда, определяемая длиной волны де Бройля или же размером волновой функции квазичастицы, становится равной или меньше соответствующего физического размера объекта. Энергию свободного электрона можно записать в виде E = m_oV²/2 = p²/2m_o

где V – скорость электрона, p – его импульс, а mo – масса. В соответствии с этой формулой, свободный электрон может иметь любую энергию.

В квантовой физике каждой частице ставится в соответствие волна, называемая волной де Бройля с частотой ν = E/p и длиной волны λ = h/p (h –постоянная Планка). Сравним длины волн в разных веществах, так в металлах λ ~ 1 нм, а в полупроводниках λ ~ 100 нм.