Fabrication of junctionless silicon nanowire transistors via mix and match patterning based on field emission scanning probe lithography
Alan-salımlı tarama probu litografisine dayalı karıştır ve eşleştir modelleme ile bağlantısız silisyum nanotel transistörlerin üretimi
- Tez No: 753835
- Danışmanlar: PROF. DR. BURHANETTİN ERDEM ALACA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 84
Özet
Silisyum nanoteller, geniş uygulama alanları ve çeşitli yetkinlikleri sayesinde yarı iletken endüstrisinin umut verici odak noktası olan tek boyutlu nano mimarilerdir. Nano Newton seviyesindeki yüksek hassasiyetleriyle harekete geçirme ve algılama konusundaki olağanüstü yetenekleri sayesinde, mikro elektromekanik sistemlere ve nano elektromekanik sistemlere entegrasyon için oldukça uygundurlar. Ayrıca, bağlantısız silisyum nanotel transistörler olarak molekül algılama gibi farklı gelişmiş uygulamalarda son yıllarda büyük bir cazibe kazanmışlardır. Bu çalışmada, mevcut nano-üretim teknolojilerinin erişilemezliğinin ve diğer zorluklarının üstesinden gelmek amacıyla, bağlantısız silisyum nanotel transistörlerin üretimi için alternatif ve uygun maliyetli bir çözüm olarak alan-salımlı tarama probu litografisi kullanılmıştır. Alan-salımlı tarama probu litografisi, ardından uygulanan kriyojenik reaktif iyon aşındırma ile 10 nm'nin altında kritik boyutlara sahip nano yapıların modellenmesini ve anizotropik olarak üretilmesine olanak sağlar. Ayrıca, alan-salımlı tarama probu litografisinde düşük enerjili ikincil elektronlar aracılığıyla gerçekleşen maruz bırakma sayesinde litografideki yakınlık etkileri azaltılır. Bu çalışmada, 12 nm kalınlığında silisyum cihaz katmanı ve 25 nm kalınlığında gömülü oksit katmanına sahip, yüzey yönelimli ve yüksek oranda p-tipi katkılı olan yalıtkan üstü silisyum substrat kullanılmıştır. İlk olarak, fotolitografi ve reaktif iyon aşındırma kullanılarak, numunenin cihaz katmanında, dörde dört dizide 16 ayrı cihaz merkez bölgeleri ve temas bölgeleri ile birlikte oluşturuldu. İkinci olarak, maskesiz ve hizalı fotolitografi ve reaktif iyon aşındırma gerçekleştirilerek, tasarımın mikro ölçekli şekilleri modellendirilerek numuneye aktarıldı. Kritik proses olarak, alan-salımlı tarama probu litografisi, yönü boyunca silisyum nanotelleri ve yanal kapı elektrotlarını 25 nm'den daha az bir kalınlıkta kaplanan AZ Barli II fotorezisti üzerinde modellemek için gerçekleştirildi. Son işlem olarak, nano ölçekli yapıların aşındırılması kriyojenik reaktif iyon aşındırma ile gerçekleştirildi. Bu çalışmanın amacı, bağlantısız silisyum nanotel transistörlerin alan-salımlı tarama probu litografisine dayalı karıştır ve eşleştir üretimi olarak yeni ve ileri düzey bir üretim teknolojisi geliştirmekti. Bu teknolojinin uygulanabilirliği sayesinde, bağlantısız silisyum nanotel transistörlerin performans parametreleri, kanal geometrisi ve katkılama konsantrasyonunda çeşitli tasarım olanakları ile çalışılabilir. Ayrıca, gömülü oksit tabakanın HF buharıyla aşındırılması ile nanotelleri serbest bırakarak, bağlantısız bir rezonatör ve bir elektromekanik anahtar olarak çalıştırılabilen bu nanotelleri mekanik ve elektronik olarak karakterize etmek mümkün ve umut vericidir.
Özet (Çeviri)
Silicon nanowires (Si NWs) are one-dimensional nano-architectures that have been the promising focus of the semiconductor industry thanks to their broad application areas and various competencies. Due to their remarkable capabilities in actuating and sensing with high sensitivity in the nano-Newton range, they are highly favorable for integration into microelectromechanical systems (MEMS) and nanoelectromechanical systems (NEMS). Moreover, in the last decades, they have gained a great attraction as junctionless (JL) Si NW transistors in different advanced applications such as molecular detection. In this study, to overcome the inaccessibility and difficulties of current nanofabrication technologies, field-emission scanning probe lithography (FE-SPL) was utilized as the alternative and cost-effective solution for the fabrication of JL Si NW transistors. FE-SPL, followed by cryogenic reactive-ion etching (RIE), facilitates the patterning of nanostructures and their fabrication anisotropically with a critical dimension (CD) of below 10 nm. Furthermore, proximity effects in lithography are diminished thanks to the exposure taking place through low-energy secondary electrons in FE-SPL. In this study, a p-type highly doped silicon-on-insulator (SOI) substrate was utilized with a Si device layer (DL) thickness of 12 nm, buried oxide (BOX) layer thickness of 25 nm, and surface orientation. Firstly, by employing conventional photolithography and RIE, 16 separate devices with their center regions and contact pads were formed in a four-to-four array on the DL of the SOI sample. Secondly, by performing maskless and aligned photolithography and RIE, the micro-scale features of the design were patterned and transferred into the sample. As the critical process, FE-SPL was performed to pattern Si NWs along the direction and their lateral gate electrodes on a very thin photoresist (PR), AZ Barli II, with a thickness of less than 25 nm. As the final process, the etching of nano-scale features was carried out through cryogenic RIE. The purpose of this study was to develop a novel and advanced fabrication technology, FE-SPL-based mix-and-match fabrication of JL Si NW transistors. Thanks to the feasibility of this technology, the performance parameters of JL Si NW transistors can be studied with various design possibilities in geometry and doping concentration of the NW channel. Furthermore, it is possible and promising to characterize mechanically and electronically these NWs fabricated as a junctionless resonator and an electromechanical switch by releasing the NWs with HF vapor etching of the BOX layer.
Benzer Tezler
- Anodik oksidasyon metoduyla yüksek engelli ve yüzey pasivasyonlu Sn/p-Si schottky diyotlarının fabrikasyonu
Fabrication of Sn/p-Si schottky diodes with high barrier and surface passivation by anodic oxidation method
CABİR TEMİRCİ
Doktora
Türkçe
1999
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLMECİT TÜRÜT
- Saf ve iyonik sıvı katkılı perovskite filmlerin slot-die (yarık-kalıp) kaplama tekniği ile üretimi
Fabrication of bare and ionic liquid doped perovskite films with slot-die coating technique
MURAT EBİÇ
Doktora
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiKaramanoğlu Mehmetbey ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FARUK ÖZEL
DOÇ. DR. SEÇKİN AKIN
- Optoelektronik uygulamalar için kararlı nanokristal filmlerin üretilmesi
Fabrication of stable nanocrystal films for optoelectronic applications
SEMA KARABEL ÖCAL
Doktora
Türkçe
2023
Mühendislik BilimleriErciyes ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES
PROF. DR. EVREN MUTLUGÜN
- Antosiyanin katkılı polikaprolakton esaslı nanoliflerin elektro çekim yöntemi ile üretimi ve pH sensörü olarak kullanımlarının araştırılması
Fabrication of anthocyanin loaded polycaprolactone based nanofibers by electrospinning and investigation of their usage as pH sensors
NİHAL GÜÇLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Polimer Bilim ve TeknolojisiBursa Uludağ ÜniversitesiPolimer Malzemeler Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞEBNEM DÜZYER GEBİZLİ
PROF. DR. MEHMET ORHAN
- Fabrication of polarization-maintaining optical fiber with ultra-low bending-dependent polarization extinction ratio deterioration
Çok düşük bükülmeye bağlı polarizasyon sönümlenme oranı kaybıyla çift eksenli polarizasyon korumalı fiber üretimi
SAMET AKÇİMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BÜLEND ORTAÇ