單電子電晶體的製作與量測｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	李奕廣 Yi-Kuang Lee
論文名稱：	單電子電晶體的製作與量測 The Fabrication and Measurement of Single Electron Transistor
指導教授：	周亞謙 Dr. Ya-Chang Chou
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	理學院 - 物理學系 Department of Physics
論文出版年：	2004
畢業學年度：	92
語文別：	中文
論文頁數：	54
中文關鍵詞：	單電子電晶體
外文關鍵詞：	Single Electron Transistor
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從電晶體發明以來，元件持續縮小並進入奈米尺度，除了製作技術大幅提升以外，奈米尺度下量子效應也逐漸明顯，甚至取代古典物理的現象，如何利用這些現象的特性來幫助我們製作更小更好的裝置是許多科學家努力的目標。

單電子電晶體是利用庫倫阻斷和量子的穿隧效應機制而發展的一個研究方向，本篇首先介紹單電子電晶體的獨特電性表現和原理，包括庫倫阻斷、雙穿隧結構等機制。接著在利用半導體製程常見的技術例如：光學微影、乾式蝕刻和鍍膜，另加上電子束微影等技術，在矽基板上嘗試以最簡單的手續來製作單電子電晶體。

本實驗使用 SOI(silicon on insulator)基板，以光學微影技術和濺鍍技術，在表面鍍上提供外接電源的金電極。製作好後切成小片，每片上有八組電極接腳可供連接，然後以電子束微影技術配上反應離子蝕刻，製作單電子電晶體的結構。最後量測製作出來的電子電晶體，並且和使用其他製程製作的單電子電晶體做比較。

對於單電子電晶體來說，結構越小表示可以工作的溫度就越高，也是製作單電子電晶體的趨勢，本實驗卻由於所製作出來很小的結構在當樣品進入低溫時，電流急劇的下降甚至量不到電流，所以必須放棄小結構而改製作大的結構才能觀察到一些現象，甚為可惜。和其他製程做的單電子電晶體做比較後，想出可能改善的方法，期望能夠做出性能良好的單電子電晶體，並製造其他應用的裝置。

目錄
摘要………………………………………………………I
圖片索引…………………………………………………IV
表格索引…………………………………………………VI

第一章 簡介……………………………………………1
第二章 單電子電晶體的原理…………………………3
  2-1 表面連續電荷…………………………………3
  2-2 穿隧效應………………………………………3
  2-3 相關穿隧及庫倫阻斷.…………………………4
  2-4 偏壓的控制……………………………………6
  2-5 結尾……………………………………………7
第三章 元件製作流程………………………………9
  3-1   流程簡圖………………………………………9
  3-2   元件製作步驟………………………………10
第四章 製程技術討論………………………………15
  4-1   晶片準備 ………………………………………15
      4-1-1晶片準備…………………………………15
      4-1-2討論………………………………………16
  4-2 光學微影……………………………………18
4-2-1 簡介 …………………………………………18
4-2-2 使用儀器……………………………………18
4-2-3 事前的手續…………………………………………19
4-2-4 塗佈光阻……………………………………………20
4-2-5 光學曝光…………………………………………22
4-2-6 顯影……………………………………………22
4-2-7討論………………………………………………23

   4-3濺鍍系統………………………………………………24
4-3-1 簡介……………………………………………24
4-3-2  用儀器…………………………………………24
4-3-3 濺鍍作業………………………………………25
4-3-4  討論……………………………………………26
4-4  電子束微影…………………………………………26
4-4-1 簡介………………………………………………26
4-4-2使用儀器…………………………………………28
4-4-3 電子阻膠選擇以及塗佈……………………………29
4-4-5 曝光及顯影………………………………………30
4-4-4 討論………………………………………………31
4-5  反應離子蝕刻……………………………………………33
4-5-1簡介………………………………………………33
4-5-2 使用儀器…………………………………………34
4-5-3 蝕刻………………………………………………35
4-5-4 討論………………………………………………35
第五章  量測與分析………………………………………36
5-1 量測結果………………………………………36
5-2.結果分析………………………………………49
5-3總結……………………………………………53
參考文獻……………………………………………………54

                                

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全文公開日期本全文未授權公開 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

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