Development of a nanogap fabrication method for applications in nanoelectromechanical systems and nanoelectronics
Nanoelektromekanik sistemler ve nanoelektronik uygulamalarına yönelik bir nanoaralık üretim yönteminin geliştirilmesi
- Tez No: 348713
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İSMET İNÖNÜ KAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Nanoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 145
Özet
NEMS uygulamaları ile uyumlu, kontrollü bir nanoaralık üretim yönteminin geliştirilmesine büyük ihtiyaç duyulmaktadır. NEMS alanında yapılan teorik çalışmalar, vakum tünelleme eklemi ya da nanoaralık kullanımına dayalı bir yer değiştirme sensörünün, kuantum sınırında ölçümler yapabileceğini göstermektedir. Ayrıca nanoelektronik uygulamalarında, nanoyapıları karakterize etmek ve bu yapıları nano boyutta aygıtlara yerleştirmek için nanoaralıklara gereksinim duyulmaktadır. Bu çalışmada, askıda duran yapılar arasında litografik olarak belirlenmiş bir aralığın ısıl buharlaştırma ile kontrollü olarak daraltılmasına dayalı bir yöntem önerilmiş ve uygulanmıştır. Nanometre ya da nanometre altı boyutlarda sabit ve kararlı nanoaralıklar tutarlı bir şekilde üretilmiştir. Üretilen nanoaralıklar I-V ölçümleri ile karakterize edilmiş ve Simmons' modeli kullanılarak aralığın boyutu ve potansiyel bariyer yüksekliği belirlenmiştir. Yüksek rezonans frekansı ve mekanik kalite faktörüne sahip asılı yapılar elde edebilmek ve üretim esnasında yapışma probleminden etkilenmemek için, çalışma boyunca yüksek çekme gerilimli silikon nitrit ince filmler tercih edilmiştir. Fakat, yüksek stresli nitrit filmler serbest hale getirildikleri zaman şekil deformasyonuna uğramaktadırlar. Nanoaralık üretiminde olduğu gibi, yapıların konumunun muhafaza edilmesi gereken durumlarda şekil deformasyonu sorunlara sebep olmaktadır. Bu çalışmada, içsel stres gradyantı kullanılarak, asılı yapılar arasındaki mesafeyi kontrol edebilen yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Geliştirilen teknik, sonlu eleman analizi ile simule edilmiş ve deneysel olarak gerçeklenmiştir. Simulasyon ile deney sonuçlarının karşılaştırılması sonucu, geliştirilen tasarımın litografik çözünürlüğün ötesinde bir aralık ayarlama kapasitesine sahip olduğu gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
There is a great need for a well-controlled nanogap fabrication technique compatible with NEMS applications. Theoretically, a displacement sensor based on vacuum tunnel junction or a nanogap can be capable of performing quantum-limited measurements in NEMS applications. Additionally, in the context of nanoelectronics, nanogaps are widely demanded to characterize nanostructures and to incorporate them into nanoscale electronic devices. Here, we have proposed and implemented a fabrication technique based on the controlled shrinkage of a lithographically defined gap between two suspended structures by thermal evaporation. We have consistently produced rigid and stable metallic vacuum tunneling junctions at nanometer or sub-nanometer sizes. The fabricated nanogaps were characterized by I-V measurements and their gap sizes and potential barrier heights were interrogated using the Simmons'model. Throughout this work, high tensile stress silicon nitride thin films were preferred for the fabrication of suspended structures because they have high resonance frequencies with low dissipation, they are mechanically stable, and they are resilient to stiction problem. However, high-stress nitride structures experience a complex shape deformation once they are suspended. The shape deformation is undesired when the precise positioning of the structures is required as in nanogap fabrication. We developed a new method in which the built in stress gradient is utilized to tune the distance between two suspended structures. The technique was simulated by finite element analysis and experimentally implemented to demonstrate a gap tuning capability beyond the lithographic resolution limits.
Benzer Tezler
- Fabrication of nanostructured samples for the investigation of near field radiation transfer
Yakın alan ışınım aktarımını inceleme amacıyla nano-yapı örneklerinin üretimi
ZAFER ARTVİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. PINAR MENGÜÇ
YRD. DOÇ. DR. TUBA OKUTUCU
- Protein algılamasına yönelik nano-biyosensörlerin yeni malzeme ve tekniklerle geliştirilmesi
Development of nano-biosensors for detection of protein by new materials and techniques
MUSTAFA YÜKSEL
Doktora
Türkçe
2012
BiyofizikKırıkkale ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEDAT AĞAN
YRD. DOÇ. DR. ALİ KEMAL OKYAY
- Patlatma kaynaklı sarsıntı ve gürültü analizi için bir bilgisayar programı geliştirilmesi
Development of a computer program for analysis of vibration and noise caused by blasting
ERDEM KAZAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Maden Mühendisliği ve MadencilikDumlupınar ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAMDİ AKÇAKOCA
- Beyin-bilgisayar arayüzü ile P300 tabanlı karar sistemi geliştirilmesi
Development of a decision system by a brain computer interface based on P300
SÜLEYMAN ABDULLAH AYTEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TUBA KIYAN
- Yeni tip solar biyoreaktör geliştirilmesi
Development of a new solar bioreactor
GÜLSÜM KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
EnerjiYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM IŞILDAK