Квантово-точечный кни транзистор.
Другая конструкция одноэлектронного транзистора с электронным либо дырочным типом проводимости представлена на рис. 3.21. Транзистор с поликристаллическим затвором изготовлен по технологии «кремний на изоляторе» на основе пленки кремния толщиной 10 -20 нм. Канал с квантовой точкой сформирован в верхнем кремниевом слое подложки.
С помощью процесса термического подзатворного окисления удалось уменьшить размеры квантовой точки и одновременно увеличить высоту потенциальных барьеров межлу квантовой точкой и контактами. При контролируемом окислении пленочной кремниевой фигуры можно получить отдельную квантовую точку, размером единицы нм и отделенной от наведенных С-И окислом таких же размеров.
В зависимости от нужного типа проводимости исток, сток и канал изготовляется из кремния электронного (n-Si) или дырочного (p-Si) типов.
Рис. 3.21. Схема квантово-точечного транзистора с поликристаллическим затвором.
Рис. 3.22. Зависимость тока стока oт напряжения на затворе для различных температур
Затвор изготовляется из поликремния, который располагался над каналом. В зависимости от типа канала рабочая температура лежит в пределах от 80 К (p-Si) до 100 К (n-Si). На основе таких транзисторных структур можно реализовать комплементарные пары и соответствующие электронные схемы.
Вольт-амперная характеристика Ic(Uз) такого типа транзисторов для различных температур представлена на рис. 3.22.
Осцилляции тока вольт-амперной характеристики обусловлены процессом одноэлектронного туннелирования. Транзисторы этого типа отличает малое энергопотребление порядка 10-10÷10-12 Вт. В настоящее время разработано большое количество типов кремниевых одноэлектронных транзисторов.
Одноэлектронные транзисторы на основе гетероструктур.
Основной идеей транзисторов на основе гетероструктур является формирование в области двумерного электронного газа (ДЭГ) квантовых точек, который можно создать в гетероструктуре типа GaAs/AlGaAs. В таких структурах осуществляется ограничение ДЭГ и формирование островков различными методами. По способу такого ограничения можно выделить ряд разновидностей структур.
Рассмотрим их на примере конкретных приборов.
На рис. 3.23 показан прибор, который представляет собой двойной туннельный переход на основе гетероструктуры GaAs/AlGaAs. Ограничение ДЭГ и формирование квантовых точек осуществляется посредством прикладывания напряжения к металлическим расщепленным затворам Шоттки, расположенным на поверхности структуры.
Рис. 2.23. Структура на основе GaAs/AlGaAs с расщепленным затвором Шоттки. в Герасименко с58-60 лучше – поменять
ДЭГ формируется на границе раздела слоев GaAs и AlGaAs, его плотность контролируется напряжением, приложенным к проводящей подложке. Отрицательное напряжение на расщепленных затворах формирует обедненный ДЭГ. В ДЭГ формируется канал с малыми сегментами (островками) между обедненными участками (барьерами). Рабочая температура прибора около 0,5 К.
Формирование квантовых точек в гетероструктурах GaAs/AIGaAs. а также в области затворов, истока, стока и канала можно осуществлять путем электронно-лучевой литографии и реактивного ионного травления канавок в исходной пластине. В результате таких технологических процессов происходит ограничение ДЭГ в этих областях.
В структуре с расщепленным затвором (см. рис. 3.23) электрическое поле приложено перпендикулярно ДЭГ. При приложении горизонтального электрического поля вызванное напряжение на планарном затворе Шоттки действует на электроны в направлении, параллельном ДЭГ, вызывая его дополнительное ограничение.