Mix-and-match fabrication of junctionless silicon nanosheet field effect transistor based on field-emission scanning probe lithography
Alan-salınımlı taramalı uç litografisine dayalı eklemsiz silisyum nano-levha alan etkili transistörün karıştır-eşleştir yöntemiyle üretimi
- Tez No: 983066
- Danışmanlar: PROF. DR. BURHANETTİN ERDEM ALACA, PROF. DR. ARDA DENİZ YALÇINKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
CMOS uyumluluğu ve nanoskopik boyutlarda gelişmiş elektrostatik denetim sunan silisyum nano-levhalar ve nano-teller, yeni kuşak yarıiletken aygıtlar için umut verici iki boyutlu yapılar olarak öne çıkmaktadır. Bu yapıların kullanılmasıyla geliştirilen ileri düzey aygıt mimarileri, geniş bir mikro- ve nano-elektromekanik uygulama alanına imkân sağlamaktadır. Bu tezde, silisyum nano-levhalara dayalı eklemsiz alan etkili transistörlerin üretimi için karıştır-eşleştir yöntemi tanıtılmaktadır. Bu yöntem, maskesiz litografinin geniş alanlı desenleme kapasitesini, alan yayınımlı taramalı uç litografisinin yüksek çözünürlüklü, geliştiricisiz (developer olmadan) desenleme ve doğrudan inceleme özellikleriyle birleştirmektedir. Üretim süreci, mikro ve nano ölçekte iki aşamadan oluşmaktadır. Mikroskopik adımlar yüzey hazırlığı, maskesiz litografi ve tepkimeli iyon aşındırmayı içerirken; nanoskopik adımlar alan salınımlı taramalı uç litografisi ve kriyojenik tepkimeli iyon aşındırmadır. Alan yayınımlı taramalı uç litografisinin atomik kuvvet mikroskobu tabanlı görüntüleme özelliği sayesinde, mikroskopik yapılar ile nanoskopik desenler arasında yüksek doğrulukta hizalama sağlanmıştır. Elde edilen aygıt mimarisi, 12 nanometre kalınlığında, yüksek katkılandırılmış p-tip silisyum katmanından oluşmakta olup, kanal ile kapılar arasında dielektrik yalıtım işlevi gören yaklaşık 80 nanometrelik hava boşlukları içermektedir. Desen aktarım doğruluğu ve yüzey kalitesi fiziksel karakterizasyonla incelenmiş, yalıtım sınamaları ve transistör özelliklerini doğrulayan ölçümler ise elektriksel karakterizasyonla gerçekleştirilmiştir. Kapı-kanal yalıtımıyla birlikte, triyot bölgesinde 10 voltluk kapı voltaj aralığında 27 nanoamper/volt geçiş iletkenliği değeri elde edilmiştir. Bu sonuç, yüksek katkı yoğunluklarında çalışan eklemsiz alan etkili transistörlerin beklenen davranışıyla uyumludur. Güçlü akım doğrusallığı ve kesin kapı denetimi, elde edilen mimariyi düşük güçlü analog uygulamalar için uygun kılmaktadır. Bu çalışma, alan yayınımlı taramalı uç litografisine dayalı karıştır-eşleştir yönteminin ölçeklenebilir ve düşük enerjili bir yaklaşım olarak kullanılabileceğini göstererek, gelişmiş aygıtların üretimini doğrulamaktadır.
Özet (Çeviri)
Silicon nanosheets and nanowires are promising two-dimensional structures for next-generation semiconductor devices by offering CMOS compatibility and enhanced electrostatic control at nanoscale dimensions. Integrating them into advanced device architectures enables a broad range of micro- and nanoelectromechanical applications. This thesis introduces a mix-and-match method for the fabrication of junctionless field-effect transistors based on silicon nanosheets and their electrical characterization. This method combines the large-area patterning capability of maskless lithography with the high-resolution, developmentless patterning and direct inspection features of FE-SPL. The fabrication flow consists of micro- and nanoscale fabrication phases. The microscale fabrication steps include surface preperation, maskless lithography and reactive-ion etching while nanoscale fabrication steps are FE-SPL and cryogenic reactive-ion etching. Precise alignment between microscale architectures and nanoscale patterns is achieved by using the AFM-based imaging feature of FE-SPL. The final device architecture consists of 12 nm highly doped p-type silicon device layer with a dielectric isolation utilized by ~80 nm air gaps between the channel and the gates. Accurate pattern transfer and and surface quality are inspected through physical characterization, while the isolation tests and measurements to confirm the transistor characteristics are inspected via electrical characterization. The combination of gate-channel isolation and measuring a transconductance value of 27 nA/V over a 10 V gate sweep in the triode region is consistent with JLFET behaviour at high doping levels. With strong current linearity and precise gate control makes the final architecture suitable for low-power analog applications. This study confirms the fabrication of advanced devices by utilizing a FE-SPL-based mix-and-match method as a scalable and low-energy alternative.
Benzer Tezler
- 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
MERT ÖZDEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURHANETTİN ERDEM ALACA
- Bir göze refraktif diğer göze difraktif multifokal göz içi lensi implantasyonu sonrası görsel sonuçlar
Visual outcomes after refractive multifocal intraocular lens implantation into one eye and diffractive one into the other eye
REVAN YILDIRIM KARABAĞ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2014
Göz HastalıklarıDokuz Eylül ÜniversitesiGöz Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜZEYİR GÜNENÇ
- Miks işlemine hazırlık bağlamında ses analizi ve otomatik ekolayzer işlemleri
Audio analysis and automatic equalizing processes in the context of mixing preparation
CENK AKBULUT
Doktora
Türkçe
2025
MüzikAnkara Müzik ve Güzel Sanatlar ÜniversitesiMüzikoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDURRAHMAN TARİKCİ
- Gaussian mixture models design and applications
Gauss karışım modellerinin tasarımı ve uygulamalar
KHALED BEN FATMA
Yüksek Lisans
İngilizce
2000
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
A. ENİS ÇETİN
- Kanatlı hayvanlarda yaygın olarak görülen viral ve bakteriyel patojenlerin multipleks PCR tabanlı hızlı tanısı için kit geliştirilmesi
Development of a multiplex PCR-based test kit for the rapid diagnosis of common viral and bacterial pathogens in poultry
CEM MÜJDE
Doktora
Türkçe
2025
BiyoteknolojiÇukurova ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLGE KAAN TEKELİOĞLU