автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Формирование и электрические свойства планарных элементов на основе металлических и углеродных пленок наноразмерных толщин

На правах рукописи

Булатов Андрей Николаевич

ФОРМИРОВАНИЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛАНАРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ И УГЛЕРОДНЫХ ПЛЕНОК НАНОРАЗМЕРНЫХ ТОЛЩИН

Специальность 05.27.01 - твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2005

Работа выполнена в учебно-научном центре «Зондовая микроскопия и нанотехнология» Московского государственного института электронной техники (технического университета)

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук,

профессор Неволин В.К.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Шевяков В.И.

кандидат физико-математических наук,

старший научный сотрудник Лавренов A.A.

Ведущая организация:

Институт радиотехники и электроники РАН

Защита состоится "29" 2005 года

в часов минут на заседавши диссертационного совета Д.212.134.01 при Московском государственном институте электронной техники (техническом университете) по адресу: 124498, Москва, Зеленоград, проезд 4806, д.5

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭТ

Автореферат разослан " &<ииАе)ргЛ 2005 года

Ученый секретарь диссертационного совета: доктор технических наук,

профессор

'¿¿10165

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСтаКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Задача уменьшения линейных размеров используемых элементов -одна из основных в микросистемной технике. Создание элементов устройств с характерными размерами порядка единиц и десятков нанометров требует от разработчиков применение новых материалов и технологий. Однако остается не решенными ряд технологических проблем: перегрев микросхем, увеличение вклада в временные задержки межсоединений и т.д. Дальнейшие повышение быстродействия микросхем (вплоть до терагерц) может быть связанно не только с уменьшением линейных размеров элементов, но также с использованием новых механизмов транспорта носителя заряда в структурах. Ежегодно растет число публикаций, в которых заявляется, что на смену кремневой электронике придет металлическая, полимерная или углеродная электроника. Уменьшение размеров интегральных схем приводит к увеличению скорости работы элементов электроники, уменьшению потребления энергии и себестоимости изготовления.

В настоящее время активно исследуются типы приборов на основе одномерных (квазиодномерных) проводников, обладающие очень малыми поперечными размерами структур. Нанопроводники можно различать по технологическим приемам и методам их создания, а также принципам их работы. Можно выделить четыре вида нанопроводов: металлические наносужения, нанотрубки, молекулярные провода, проволоки в гетероструктурах. Каждый из данных проводников имеет свои достоинства и недостатки.

В последние годы развивается направление, основанное на создании и использовании металлических наносужений (квазиодномерные проводники) в качестве активных и пассивных элементов электроники. Свойства данного вида нанопроводников необычны и во многом уникальны. В зарубежных публикациях постоянно появляются работы, связанные с обнаружением новых свойств или созданием уникальных приборов на основе тех или иных видов металлических наносужений. В области электроники ведутся работы по созданию замещающих элементов и аналогов диодов на их основе.

За последние десять лет были развиты технологические приемы создания нанопроводов и наносужений с поперечным диаметром канала до 1 нм. Основным методом создания тонких перемычек в

металлических проводах стало использование сканирующих туннельных микроскопов. При этом канал формировался вертикально между иглой микроскопа и подложкой (или другой иглой). Недостатком данного типа формирования является невоспроизводимость результатов, а также невозможность реализации третьего электрода затвора, и проблемы при интеграции в более сложные структуры. Решением проблемы стало использование кантилеверов сканирующих атомно-силовых микроскопов, позволяющих модифицировать поверхность планарных структур, в том числе и тонких пленок, на поверхности подложек.

Развитие индустриальной субмикронной технологии на основе новых материалов, станет возможным только после скрупулезной отработки методов получения структур и рабочих элементов в лабораторных условиях. Поэтому необходимость разработки надежной и воспроизводимой технологии формирования подобных элементов, всестороннего изучения параметров функционирования, а также усовершенствования методов зондовой микроскопии для исследования объектов наноэлектроники при решении более широкого круга задач определяет актуальность данной диссертационной работы.

Цель работы и задачи

Целью диссертационной работы являлась разработка методик формирования планарных элементов наноэлектроники на основе металлических и углеродных квазиодномерных нанопроводов, исследование их электрофизических свойств и создание макетов функциональных устройств на их основе. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

S исследовать особенности функционирования квазиодномерных нанопроводников;

S разработать метод формирования металлических и углеродных нанопроводников на основе локального анодного окисления (JIAO) в атомно-силовом микроскопе (АСМ);

S исследовать электрические свойства наносужений, созданных из различных материалов;

S разработать технологический маршрут формирования структур для исследования электрофизических свойств квазиодномерного проводника;

исследовать проводимость и полевой эффект в структурах на основе квазиодномерных металлических проводников;

^ провести анализ механизмов электропроводности в квазиодномерном канале.

Научная новизна работы

Доказана возможность создания квазиодномерных проводников из различных анодируемых металлических и углеродных пленок, проводимость которых управляется внешним поперечным электрическим полем при комнатных температурах.

^ Найдены зависимости размеров толщины и ширины каналов, полученных ЛАО в атомно-силовом микроскопе, от материала кантилеверов, относительной влажности воздуха и от силы электростатического взаимодействия в системе зонд-адсорбат-анодоокисляемый металл.

V Предложена методика определения толщины адсорбата воздуха на поверхности различных пленок.

V Установлены закономерности модуляции проводимости планарных структур на основе квазиодномерных проводников.

Достоверность научных положений, результатов и выводов

Полученные экспериментальные результаты и разработанные методики подтверждаются известными теоретическими моделями и экспериментальными результатами других авторов.

Теоретическая значимость исследования состоит в выявлении закономерностей проводимости планарных структур на основе металлических квазиодномерных проводников. Основные положения и выводы, содержащиеся в диссертации, могут быть использованы при дальнейшем развитии теории электронного транспорта элементов на основе металлических проводников.

Практическая значимость исследования состоит в том, что полученные результаты могут быть применены в процессе создания новой элементной базы наноэлектроники. Кроме того, результаты исследования используются в преподавании курсов «Основы зондовой микроскопии» и «Основы зондовых нанотехнологий».

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Метод локального анодного окисления может использоваться для создания квазиодномерных элементов, проводимость которых управляется внешним поперечным электрическим полем при комнатных температурах.

2. Закономерности формирования квазиодномерных проводников методом JÏAO от материала кантилеверов, относительной влажности воздуха и от силы электростатического взаимодействия в системе зонд-адсорбат-анодируемый металл.

3. Закономерности модуляции проводимости квазиодномерных проводников во внешнем поперечном электрическом поле.

4. Методика определения толщины адсорбата воздуха на поверхности подложек из различных материалов.

Публикаиии

По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, из них 5 статей, в том числе в журналах:

"Известия вузов, Электроника" - 3,

"Микросистемная техника" -1,

"Society of photo-optical instrumentation engineers (SPIE)" - 1.

Личный вклад автора

В основу диссертации легли результаты исследований, выполненных автором на кафедре «Квантовой физики и наноэлектроники» и в учебно-научном центре зондовой микроскопии и нанотехнологий Московского государственного института электронной техники.

Апробаиия работы

Материалы диссертации были представлены на следующих конференциях, семинарах и конкурсах работ:

S IV Международная научно-техническая конференция «Электроника и информатика » (Москва, 2002);

S X всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (Москва, 2003);

S VII всероссийское Совещание-семинар «Инженерно-физические проблемы новой техники» (Москва, 2003);

S International conference "Micro-and nanoelectronics". (Moscov-Zvenigorod, Russia, 2003);

S IV Международная научная конференция «Химия твердого тела и современные микро- и ианотехнолопга» (Кисловодск, 2004);

S IX Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники» (Таганрог, 2004);

S XI всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (Москва, 2004).

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка сокращений, списка литературы. Диссертация изложена на 102 страницах, из которых 94 составляет основной текст работы, включает 39 рисунков и 3 таблиц. Список литературы содержит 78 источников, включая 12 работы с участием автора.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе представлен обзор основных направлений нанопроводной электроники. Описаны основные методы создания пленарных структур такие как: оптическая литография, электроннолучевая литография, ионно-лучевая литография и нетрадиционный метод литографии высокого разрешения (АСМ). Рассмотрено развитие методов создания одномерных структур с использованием атомно-силового микроскопа. Особое внимание уделено методам модифицирования поверхностей, таким как JIAO. Включены материалы, в которых описываются различные макеты одномерных структур созданные ДАО в АСМ.

Электроника нанопроводов развивается по нескольким параллельным направлениям. Каждое направление требует приложения уникальных технологических методик для получения воспроизводимых результатов. Однако, физические процессы, происходящие в поперечном сечении нанопроводов, являются идентичными, что в перспективе дает возможность создания элементов с замещающими компонентами на основе различных типов квантовых проводов.

Преимуществом в интеграции с промышленными компонентами электроники могут обладать металлические наносужения, формирующиеся непосредственно в структуре базовых матричных кристаллов. Основным технологическим приемом является локальное анодное окисление в АСМ пленок металла с использованием методов

зондовой микроскопии, что обеспечивает наименьшие поперечные размеры по сравнению с известными методами.

Развитая в последнее время технология JIAO с помощью АСМ предполагает более доступный способ создания наноразмерных устройств.

Во второй главе описывается разработка методик формирования планарных элементов на основе квазиодномерных проводников с помощью локального анодного окисления. Обсуждается влияние адсорбата воздуха на JIAO. Разрабатывается методика измерения толщины квазижидкости на поверхности и определяется величина адсорбата таких материалов как: золота (Аи), высокоориентированный пиролитический графит (HOPG), Si02, А1203. Также рассматривается влияние электростатического взаимодействия в системе кантилевер -адсорбат - металлическая пленка на процесс JIAO. Анализируется локальное анодное окисление в условиях контролируемой влажности окружающей среды. Определяются режимы работы JIAO для последующего создания квазиодномерного проводника. Методом JIAO создается квазиодномерной проводник из титана. Приведены вольтамперные характеристики (ВАХ) полученных наносужений.

Все измерения проводились на экспериментальной установке, в основе которой использован АСМ "Смена-А" (компания МТ-МДТ). Один из режимов работы данного прибора - так называемый режим спектроскопии в точке. Данный режим позволяет получить, в частности, зависимость сигнала пропорционального прогибу балки кантилевера от нормальной координаты сканера (координаты в нормальном направлении к поверхности образца). Проведено исследование образцов четырех различных материалов при уровнях относительной влажности 30 %, 50 % и 70 % (температура воздуха оставалась в пределах 296+299 К). В качестве образцов были использованы: кремниевая пластина с естественным оксидом, кремниевые пластины с магнетронным напылением золота (10 нм) и алюминия (20 нм), образец высокоориентированного пиролитического графита. Материал зонда - легированный кремний. Средние арифметические результаты приведены в табл. 1.

Табл. 1. Толщина адсорбированной воды на образцах (нм)

- Материал образца

Аи НОРв 8Ю2* А12Оз*

30% (5.2-н5.6) +0.5 (0.5+0.7) ±0.3 (2.5+2.8) ±0.1 (2.7-4-3.0) ±0.7

ж 50% (6.6+7.0) ±0.6 (0.7+1.0) ±0.4 (3.3+3.7) ±0.1 (3.4+3.7) ±0.7

1 (О 70% (7.6+8.0) ±0.7 (0.7-1.0) ±0.6 (4.0+4.4) ±0.3 (4.244.5) ±0.9

•Ьстестасниый оксид"

В настоящее время нет универсальной теории описывающей процесс анодного окисления на поверхности. Окисление зависит от многих параметров. В основном, указывается на то, что процесс окисления определяется количеством абсорбированной на поверхности воды (относительной влажностью воздуха), свойствами кантилеверов, качеством металлических пленок. Однако было выяснено, что к выше перечисленным параметрам необходимо причислить еще один: наличие электростатического взаимодействия между проводящим зондом и металлическим образцом.

В процессе анодирования используются анодируемые металлы, на поверхности которых может присутствовать пленка естественного окисла некоторой толщины. В случае подачи потенциала на зонд, наличие естественного оксида должно приводить к возникновению электростатического поля между зондом и металлом, и отклонению балки от положения равновесия во время анодирования. Соответственно, зонд начинает прижиматься к поверхности.

Необходимо также обратить внимание на тот факт, что в естественных условиях на любой поверхности присутствует тонкая пленка адсорбата воды. Поэтому для теоретической оценки возникающих механических напряжений была рассмотрена модель плоской системы кантилевер-квазижидкость-оксид-металл.

Считается, что радиус зонда превышает толщины пленок и для них можно использовать макроскопические диэлектрические проницаемости. Тогда имеем в гауссовской системе для нормальных сжимающих напряжений:

а = е1е2и2 /(4;г(</, +<*2)(г,</2 +егйх)) (1),

где £| и е2 - диэлектрические проницаемости слоя квазижидкости толщиной с!, и слоя оксида толщиной ¿2 соответственно; V -приложенное электрическое напряжение.

Используя формулу (1), была сделана оценка ст для системы кантивелер-квазижидкость-А12Оз-алюминий. При £1 = 78.25, е2=6.8, <11» 5 нм, й2 ~ 80 нм, и = 10 В нормальная компонента механического напряжения а ~ 8.7 МПа.

В случае системы кантилевер-квазижидкость-металл (без окисной пленки) ¿2 = 0. Следовательно, наличие силы прижатия обуславливается наличием слоя адсорбата и приводит к «продавливанию» этого слоя адсорбата, возникновению омического контакта между металлом -зондом и протеканию тока без дальнейшего прижатия.

Поэтому в случае системы кантилевер-квазижидкость-металл для порогового напряжения ит которое нужно подать на кантилевер чтобы «продавить» адсорбат и иметь хороший контакт с металлом, имеем:

ио>{ЛтгаЖ/£,)П (2))

где ае- нормальное давление, которое необходимо создать в адсорбате для выдавливания его из межэлектродного зазора.

Формула (2) показывает, что, в общем случае, контакт между ■зондом и поверхностью возникает при напряжениях, превышающих иа.

Эксперименты, проведенные на золоте, показали, что существует определенная зависимость степени дополнительного прижатия уже подведенного кантилевера от подаваемого напряжения. Контакт между кантилевером и пленкой зависел от приложенного напряжения. При этом не наблюдалось какая-либо модификация поверхности золота поскольку согласно формуле (2) при продавливании адсорбата ё] = 0 и электростатическое притяжение исчезает.

Такие же эксперименты проводились на алюминии. Наличие у алюминия естественного оксида также привело к тому, что контакт между кантилевером и пленкой зависел от приложенного напряжения. Причем, подача напряжения большего определенного ип0рог приводила к локальной деформации пленки (рис. 1.), вместо ее окисления.

Рис. 1. Локальная деформация оксида алюминия в процессе анодного окисления

Рис. 2. Зависимость давления Р от напряжения и при использовании: Р1 кантилевера - квадратные точки, ТТЛ кантилевера - ромбические точки, \У2С кантилевера - треугольные точки

На рис. 2. приведены зависимости пересчитанной величины давления Р на площадь поверхности радиусом 10 нм от напряжения и при использовании разных кантипеверов.

Следовательно, процесс анодного окисления и ширина наноструктур, помимо выше перечисленных факторов, также

определяется величиной дополнительного прижатия кантилевера с поданным на него потенциалом.

Также проводилось исследование роли влажности окружающей среды на высоту и толщину структур на поверхности, получаемых анодным окислением.

Рассмотревается процесс анодного окисления и определяется зависимость параметров (высоты, ширины) структур в условиях контролируемой относительной влажности и контролируемой стабильности кантилеверов.

Результаты экспериментов в условиях относительной влажности от 20 % до 60 % и при амплитудах напряжения 4.5 В, 5 В, 5.5 В и 6 В на кантиливере для алюминия приведены на рис. 3.

Рис. 3. Зависимость высоты и ширины оксида от влажности для алюминия на кремнии. Снизу вверх: амплитуда напряжения - 4 В, 5 В и 6В

На приведенных графиках относительная погрешность составляет 20 %. В неё включены как статические (приборные), так и динамические (погрешность измерения) ошибки. Анализ графиков показал, что различие между образцами составляет в среднем около 15 %.

При изменении относительной влажности от 20 % до 60 % высота структур плавно возрастает и аппроксимируется законом Ь(х) ~ Ьх2/(а+х2), где х - относительная влажность, а, Ь - некоторые постоянные: а ~ 40000, Ь ~ 160 нм.

Ширина структур также зависит от относительной влажности и аппроксимируется законом с!(х) ~ сх2/(ё+х2), где с, ё - некоторые постоянные: <1 ~ 2000, с ~ 235 нм.

Аппроксимация законов проведена для амплитуды напряжения равной 5.5 В. Для остальных кривых аппроксимации аналогичны

Проанализировав поведение кривых для ширины окисленных дорожек, был сделан вывод, что ширина структур определяется, в основном, свойствами кантилеверов и зависит от величины дополнительного прижатия, возникающей из-за электростатического взаимодействия заряженного зонда и заряженного образца.

В дальнейшем в условиях контролируемой относительной влажности проводились эксперименты по созданию квазиодноменрых проводников методом ДАО в АСМ.

На основе аморфного титана после проведения JIAO формировались квазиодномерные проводники шириной около 50 нм и длиной 100 - 200 нм. Для контролируемого уменьшения поперечных размеров наносужения до требуемой величины использовался метод локального окисления, инициированного током (ЛОИТ). В данном случае формирование оксида происходит за счет локального разогрева при протекании больших плотностей тока через узкий наноразмерный канал. Измерялись ВАХ полученных квазиодномерных проводников.

Таким образом, созданы квазиодномерные проводники в тонких титановых пленках посредством трехстадийного процесса с использованием стандартной субмикронной технологии, метода ДАО и ЛОИТ. Исследована проводимость созданных проводников, имеющая явно выраженный нелинейный характер.

В третьей главе представлены результаты исследования электрических свойств структур с одномерными проводниками управляемые внешним электрическим полем. Подробно описан маршрут разработки кристалла, позволяющего измерять электрические характеристики квазиодномерных проводников. Рассматриваются теоретические и экспериментальные аспекты полевого управления каналом на основе танталовых пленок. Анализируются ВАХ проводников. Представлены результаты по созданию проводников на основе углерода и измерению модуляции их электрических характеристик.

Тестовый кристалл представляет собой проводящие дорожки Au/Та или Аи/С (10/10 нм) на Si02 (150-200 нм), выращенном на высоколегированной кремниевой пластине. Приведенная на рис. 4 топология является универсальной для создания квазиодномерного проводника и исследования его свойств. Она позволяет в процессе формирования проводников измерять в режиме in situ не только проводимость канала стандартным (четырехзондовым) методом, но отслеживать качество создания смежных структур (боковых затворов).

Рис. 4. Топография тестового кристалла

На подложках из кремния методами оптической литографии были сформированы крестообразные структуры из тантала. Основные параметры данных структур: толщина танталовых дорожек 5-7 нм, ширина 2-3 мкм.

Окислением тантала формировался квазиодномерный проводник (рис. 5).

"Я 2М «м «т МЯ ММ 1ЯП мм

Рис. 5. Топография квазиодномерного проводника, полученного окислением танталового крестика: / - толщина диэлектрика, АИ - высота диэлектрика над поверхностью тантала, (1 - ширина квазиодномерного проводника

Образование оксида тантала проводилось методом локального анодного окисления платиновым треугольным жестким кантилевером с собственной частотой около 450 кГц в контактном режиме. На кантилевер подавался двуполярный ступенчатый сигнал, амплитуда напряжения которого изменялась от 3 В до 10 В. Длительность каждой ступеньки - 0.01 мсек. Число таких сигналов - 100. Окисление

проводилось в среде с контролируемой относительной влажностью в пределах 50 - 75 %.

Основные параметры оксида тантала: высота ЛИ = 6.5 нм, среднее уширение I = 450 нм. Ширина квазиодномерного проводника <1 « 60 нм (более точное определение затрудненно из-за геометрии разрушающегося зонда).

Вольтамперные характеристики квазиодномерного проводника (рис. 6) измерялись с помощью контролера Солвер-Р7 с диапазоном токов от 50 пА до 50 нА.

Рис. 6. Вольтамперные характеристики квазиодномерного проводника с шириной < 60 нм. Токи утечки меньше 1 нА

Показан характерный для квазиодномерного проводника нелинейный вид ВАХ. Наблюдается эффект полевого управления. Отрицательное смещение на затворе (3) приводит к запиранию канала, положительного смещение - к отпиранию канала. Таким образом, рассмотренная структура является прототипом устройства управляемого полем с полупроводником п-типа. Тем не менее полевой эффект проявляется слабо. Чтобы полевой эффект управления наблюдался сильнее, необходимо уменьшить ширину проводника с 60 нм до 10-30 нм.

Рис. 7. Топография квазиодномерного проводника, полученного окислением танталового креста

Топография структуры с шириной проводника ¿а 30 нм изображена на рис. 7, вольтамперные характеристики боковых контактов (сток-исток) в зависимости от поданного на нижний и верхний контакт (затвор) потенциала показаны на рис. 8.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Рис. 8. Вольтамперные характеристики квазиодномерного проводника с шириной < 30 нм. Токи утечки меньше 1 нА

Поведение характеристик при подаче отрицательного потенциала на затвор согласуется с теорией и свидетельствует о наличии

туннельных зазоров в канале проводника. При подачи положительного потенциала наблюдалось разрушение квазиодномерного проводника, проявляющиеся в полном окислении контактов.

Провод в результате зондового окисления металлических пленок наноразмерной толщины (рис. 7) можно представить моделью островкого типа (рис. 9).

Рис. 9. Схематическое изображение квазиодномерного проводника островкого типа

Проводимость между островками осуществляется автоэлектронной (холодной) эмиссией. Из закона сохранения тока следует

I = =... = 5,./', =... = (3)5

где 5, - площадь эмиссии с /-го острия, _/', - плотность тока автоэлектронной эмиссии.

По формуле Фаулера - Нордгейма

1 = 1,55-Ю"6 — ехр(-6,836 1О>^0/£) ^

<Р

9=0,935-10,7910"8Е/ <р2 (5)

где Е - напряженность электрического поля у катода, <р - работа выхода электрона из катода. Напряжение между электродами слагается из падений напряжения на зазорах между островками и электрическое поле можно приближенно выразить через приложенные напряжения:

Тогда качественно ВАХ с затвором имеет вид:

/

Цит,и,) = Л(ит+аи,Уехр

.6(0,935 - С(ЦЖ + аУ,)) |

иж+аи, ) (6)

Коэффициент а учитывает факт перераспределения электрического поля затвора. При положительном потенциале на затворе ток увеличивается, а при отрицательном должен уменьшаться.

Для анализа формулы (6) была взята экспериментальная ВАХ (рис. 8) квазиодномерного проводника (рис. 7) шириной менее 30 нм с напряжением затвора равным 0 В.

Наблюдается качественное согласование экспериментальных результатов с теоретическими расчетами (рис. 10), что может свидетельствовать о преимущественном механизме автоэлектронной эмиссии в переносе носителей заряда через квазиодномерный провод для данного устройства.

Рис. 10. Сравнение двух ВАХ: экспериментальной (1) и рассчитанной (2). (</,=4.7*10"9 см, ^4.12 эВ, 5,1-=14*10"20 сш2)

Тем не менее, экстраполированные эмпирические коэффициенты, характеризующие поперечные размеры проводника оказываются меньше размеров оцениваемых из измерений, сделанных в атомно-силовом микроскопе.

Рассматривая основные параметры и вольтамперные характеристики прототипов устройств управляемых полем необходимо

отметить следующие. Радикальным методом, повышающим квантовые свойства металлических проводов и, стало быть, возможностью управления их проводимостью, является уменьшение их поперечных размеров. В целом реализована и показана возможность формирования квазиодномерного проводника на основе танталовых пленок с возможностью управления величиной тока в нем.

Анодное окисление 10 нм углеродных пленок выгодно отличается от окисления металлических пленок тем, что в результате образуются летучие соединения, например:

С + 1Н20 = СОг + 4Н* + 4е ^

На рис. 11 изображены квазиодномерные проводники, сформированные из углеродной пленки по описанной выше технологии. Модуляция проводимости осуществлялась со стороны бокового контакта затвора толщиной 100 нм (рис. 11.а) и со стороны кремниевой подложки из под слоя оксида толщиной 200 нм (рис. 11.6).

Рис. 11. Топография квазиодномерных проводников на основе углеродной пленки, а) - ширина проводника « 80 нм, б) - ширина проводника » 250 нм

На рис. 12.а, 12.6 изображены вольтамперные характеристики этих проводников. Можно видеть, что наблюдается эффект управления

проводимостью канала в поперечном электрическом поле. Приложенные напряжения управления достаточно велики, а эффект модуляции проводимости незначителен однако и приложенные напряжения к токовому каналу весьма малы.

а)

б)

Рис. 12. Вольтамперные характеристики квазиодномерных проводников, а) - боковое управление током, б) - управление током осуществляется через легированную подложку

Совершенствуя технологию создания квазиодномерных углеродных микросужений, как и в случае металлических квазодмерных микропроводников, можно добиться существенного улучшения транзисторных свойств элементов. В связи с этим актуальным является применение пленок пиро графита микроскопических размеров и толщиной в один или несколько атомных слоев, из которых можно «вырезать» зондовыми методами в одном технологическом цикле истинно планарные элементы наноэлектроники.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Найдены зависимости размеров толщин и ширин каналов проводимости, полученных ЛАО в атомно-силовом микроскопе, от материала кантилеверов, относительной влажности воздуха и от силы электростатического взаимодействия в системе зонд-адсорбат-металл;

2. Предложена методика определения количества адсорбата воздуха на поверхности подложек из различных материалов;

3. Разработан метод формирования квазиодномерных проводов, в том числе островкого типа;

4. Изучены электрические свойства наносужений, созданных на основе пленок из различных анодируемых материалов;

5. Установлены закономерности модуляции проводимости пленарных структур на основе квазиодномерных проводников во внешнем поперечном электрическом поле;

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах.

1. Bulatov A.N., Nevolin V.K. Influence of electrostatic interaction between a conducting cantilever and a metal film on the local anodic oxidation // Abstráete International conference "Micro-and nanoelectronics", 2003, Moscov-Zvenigorod, Russia, p. 1-38.

2. Булатов A.H., Неволин B.K. Влияние влажности окружающей среды на локальное анодное окисление алюминиевых пленок нитрид титановым кантилевером // VII Всероссийское Совещание-семинар «Инженерно-физические проблемы новой техники», Москва, 2003, с. 59- 60.

3. Bulatov A. N., Nevolin V. К. Effect of electrostatic interaction between conductive cantilever and metal film on local anododic oxidation // Proc. SPIE, 2003, Vol. 5401, p. 298-304.

4. Булатов А.Н.,. Неволин В.К. Анодное окисление тонких пленок алюминия в атомно-силовом микроскопе // Микросистемная техника, 2003, №11, с.42-44.

5. Булатов А.Н., Хартов C.B. Исследование адсорбата воздуха на твердотельных подложках методами атомно-силовой микроскопии // Известия высших учебных заведений. Электроника,

2004, № 4, с. 9-17.

6. Булатов А.Н., Хартов C.B. Толщина адсорбата воздуха на поверхности подложек в условиях атмосферы // XI Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика», Москва, 2004, С. 8.

7. Булатов А.Н. Исследование влияния влажности воздуха на локальное анодное окисление пленок // X Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика», Москва, 2004, с. 9.

8. Булатов А.Н., Неволин В.К. Локальное анодное окисление пленок углерода // IX международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Часть 1, Таганрог, 2004, с.13-14.

9. Бобринецкий И.И., Булатов А.Н., Неволин В.К. Интегральная схема на основе пучков углеродных нанотрубок и квазиодномерного микросужения // IV Международная научная конференция «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии», 2004, Кисловодск, с. 233-236.

10. Булатов А.Н., Неволин В.К. Полевой эффект в квазиодномерном канале на танталовых пленок // Известия высших учебных заведений. Электроника, 2005, № 2, с. 37-42.

11. Axenov A.I., Bobrinetskii I.I., Bulatov A.N. et al. Fabrication of carbon nanotube-based devices for different applications in electronics // Biennial International Workshop "Fullerenes and atomic clusters",

2005, p. 190.

12. Булатов A.H., Неволин B.K., Чаплыгин Ю.А. Зондовая технология в наноэлектронике на основе углеродных элементов // Известия вузов. Электроника, 2005, № 4 - 5, стр. 98 - 101.

Формат 60x84 1/16. Уч. -изд.л^£ Тираж 100 экз. Заказ ЛЛ^

Отпечатано в типографии ИПК МИЭТ (ТУ), з 124498, Москва, МИЭТ(ТУ).

\

20 4 86

РНБ Русский фонд

2006-4 22931

Оглавление.

Введение.

Глава 1. Тенденции в формировании планарных квазиодномерных проводников.

1.1. Типы квазиодномерных проводников.

1.2. Основные методы формирования планарных структур.

1.3. Развитие методов формирования одномерных проводников с использованием атомно-силового микроскопа.

1.4. Локальное анодное окисление (JIAO) поверхностей.

1.5. Различные макеты одномерных, структур созданных методом JIAO.

1.5.1. Гетероструктуры с квантовой ямой.

1.5.2. Одноэлектронный транзистор.

1.5.3. Устройства с квантовыми точками.

1.5.4. Структуры с туннельными барьерами на основе металлических проводников.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Разработка методик формирования планарных элементов на основе квазиодномерных проводников с использованием локального анодного окисления.

2.1. Влияния адсорбата воздуха на процесс окисления.

2.1.1. Разработка методики измерения толщины адсорбата воздуха на поверхностях различных объектов.

2.1.2. Влияние электростатического взаимодействия в системе кантилевер- - адсорбат воздуха - металлическая пленка на локальное окисление.

2.1.3. Локальное анодное окисление в условиях контролируемой влажности окружающей среды.

2.2. Создание квазиодномерного проводника методом локального анодного окисления.

2.2.1. Окисление на примере титановых пленок в контактном режиме.

2.2.2. Окисление наносужений, инициированное током.

2.2.3. Электрические свойства сформированных наноконтактов.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Создание и исследование планарных элементов наноэлектроники.

3.1. Разработка методики формирования тестового кристалла.

3.2. Модуляция проводимости квазиодномерного канала внешним полем на основе танталовых пленок.

3.2.1. Теоретические оценки полевого эффекта на основе танталовых пленок.

3.2.2. Особенности реализации полевого управления квазиодномерным каналом на основе танталовых пленок.

3.2.3. Изменение проводимости квазиодномерных металлических проводов поперечным электрическим полем.

3.2.4. Вольтамперные характеристики и управление проводимостью квазиодномерного провода островкового типа.

3.3. Модуляция проводимости квазиодномерного проводника на основе углеродных пленок.

Выводы по главе 3.

Актуальность диссертационной работы

Задача уменьшения линейных размеров используемых элементов -одна из основных в микросистемной технике. Создание элементов устройств с характерными размерами порядка единиц и десятков нанометров требует от разработчиков применение новых материалов и технологий. Однако остается не решенными ряд технологических проблем: перегрев микросхем, увеличение вклада в временные задержки межсоединений и т.д. Дальнейшие повышение быстродействия микросхем (вплоть до терагерц) может быть связанно не только с уменьшением линейных размеров элементов, но также с использованием новых механизмов транспорта носителя заряда в структурах. Ежегодно растет число публикаций, в которых заявляется, что на смену кремневой электронике придет металлическая, полимерная или углеродная электроника. Уменьшение размеров интегральных схем приводит к увеличению скорости работы элементов электроники, уменьшению потребления энергии и себестоимости изготовления.

В настоящее время активно исследуются типы приборов на основе одномерных (квазиодномерных) проводников, обладающие очень малыми поперечными размерами структур. Нанопроводники можно различать по технологическим приемам и методам их создания, а также принципам их работы. Можно выделить четыре вида нанопроводов: металлические наносужения, нанотрубки, молекулярные провода, проволоки в гетероструктурах. Каждый из данных проводников имеет свои достоинства и недостатки.

В последние годы развивается направление, основанное на создании и использовании металлических наносужений (квазиодномерные проводники) в качестве активных и пассивных элементов электроники. Свойства данного вида нанопроводников необычны и во многом уникальны. В зарубежных публикациях постоянно появляются работы, связанные с обнаружением новых свойств или созданием уникальных приборов на основе тех или иных видов металлических наносужений. В области электроники ведутся работы по созданию замещающих элементов и аналогов диодов на их основе.

За последние десять лет были развиты технологические приемы создания нанопроводов и наносужений с поперечным диаметром канала до 1 нм. Основным методом создания тонких перемычек в металлических проводах стало использование сканирующих туннельных микроскопов. При этом канал формировался вертикально между иглой микроскопа и подложкой (или другой иглой). Недостатком данного типа формирования является невоспроизводимость результатов, а также невозможность реализации третьего электрода затвора, и проблемы при интеграции в более сложные структуры. Решением проблемы стало использование кантилеверов сканирующих атомно-силовых микроскопов, позволяющих модифицировать поверхность планарных структур, в том числе и тонких пленок, на поверхности подложек.

Развитие индустриальной субмикронной технологии на основе новых материалов, станет возможным только после скрупулезной отработки методов получения структур и рабочих элементов в лабораторных условиях. Поэтому необходимость разработки надежной и воспроизводимой технологии формирования подобных элементов, всестороннего изучения параметров функционирования, а также усовершенствования методов зондовой микроскопии для исследования объектов наноэлектроники при решении более широкого круга задач определяет актуальность данной диссертационной работы.

Цель работы и задачи

Целью диссертационной работы являлась разработка методик формирования планарных элементов наноэлектроники на основе металлических и углеродных квазиодномерных нанопроводов, исследование их электрофизических свойств и создание макетов функциональных устройств на их основе. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

S исследовать особенности функционирования квазиодномерных нанопроводников;

S разработать метод формирования металлических и углеродных нанопроводников на основе локального анодного окисления (JIAO) в атомно-силовом микроскопе (АСМ);

S исследовать электрические свойства наносужений, созданных из различных материалов;

S разработать технологический маршрут формирования структур для исследования электрофизических свойств квазиодномерного проводника;

S исследовать проводимость и полевой эффект в структурах на основе квазиодномерных металлических проводников;

S провести анализ механизмов электропроводности в квазиодномерном канале.

Научная новизна работы

S Доказана возможность создания квазиодномерных проводников из различных анодируемых металлических и углеродных пленок, проводимость которых управляется внешним поперечным электрическим полем при комнатных температурах.

S Найдены зависимости размеров толщины и ширины каналов, полученных JIAO в атомно-силовом микроскопе, от материала кантилеверов, относительной влажности воздуха и от силы электростатического взаимодействия в системе зонд-адсорбат-анодоокисляемый металл.

•S Предложена методика определения толщины адсорбата воздуха на поверхности различных пленок.

•S Установлены закономерности модуляции проводимости планарных структур на основе квазиодномерных проводников.

Достоверность научных положений, результатов и выводов

Полученные экспериментальные результаты и разработанные методики подтверждаются известными теоретическими моделями и экспериментальными результатами других авторов.

Теоретическая значимость исследования состоит в выявлении закономерностей проводимости планарных структур на основе металлических квазиодномерных проводников. Основные положения и выводы, содержащиеся в диссертации, могут быть использованы при дальнейшем развитии теории электронного транспорта элементов на основе металлических проводников.

Практическая значимость исследования состоит в том, что полученные результаты могут быть применены в процессе создания новой элементной базы наноэлектроники. Кроме того, результаты исследования используются в преподавании курсов «Основы зондовой микроскопии» и «Основы зондовых нанотехнологий».

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Метод локального анодного окисления может использоваться для создания квазиодномерных элементов, проводимость которых управляется внешним поперечным электрическим полем при комнатных температурах.

2. Закономерности формирования квазиодномерных проводников методом JIAO от материала кантилеверов, относительной влажности воздуха и от силы электростатического взаимодействия в системе зонд-адсорбат-анодируемый металл.

3. Закономерности модуляции проводимости квазиодномерных проводников во внешнем поперечном электрическом поле.

4. Методика определения толщины адсорбата воздуха на поверхности подложек из различных материалов.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, из них 5 статей, в том числе в журналах:

• "Известия вузов, Электроника" - 3,

• "Микросистемная техника" - 1,

• "Society of photo-optical instrumentation engineers (SPIE)" -1. Личный вклад автора

В основу диссертации легли результаты исследований, выполненных автором на кафедре «Квантовой физики и наноэлектроники» и в учебно-научном центре зондовой микроскопии и нанотехнологий Московского государственного института электронной техники.

Апробация работы

Материалы диссертации были представлены на следующих конференциях, семинарах и конкурсах работ: IV Международная научно-техническая конференция «Электроника и информатика » (Москва, 2002);

S X всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (Москва, 2003);

S VII всероссийское Совещание-семинар «Инженерно-физические проблемы новой техники» (Москва, 2003);

S International conference "Micro-and nanoelectronics". (Moscov-Zvenigorod, Russia, 2003);

•S IV Международная научная конференция «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск, 2004);

S IX Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники» (Таганрог, 2004);

S XI всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (Москва, 2004).

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка сокращений, списка литературы.

Основные результаты выполненных исследований могут быть сформулированы следующим образом:

1. Найдены зависимости размеров толщин и ширин каналов проводимости, полученных ЛАО в атомно-силовом микроскопе, от материала кантилеверов, относительной влажности воздуха и от силы электростатического взаимодействия в системе зонд-адсорбат-металл;

2. Предложена методика определения количества адсорбата воздуха на поверхности подложек из различных материалов;

3. Разработан метод формирования квазиодномерных проводов, в том числе островкого типа;

4. Изучены электрические свойства наносужений, созданных на основе пленок из различных анодируемых материалов;

5. Установлены закономерности модуляции проводимости планарных структур на основе квазиодномерных проводниками во внешнем поперечном электрическом поле.

Таким образом, были реализованы экспериментальные образцы планарных элементов с управляемой проводимостью на основе наносужений из тантала и графита.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор выражает огромную благодарность и искреннюю признательность своему руководителю профессору В.К. Неволину за постоянное внимание и помощь на всех этапах работы. Также автор благодарит профессора А.Д. Кривоспицкового за создание тестовых кристаллов для исследований.

Автор благодарит за помощь, оказанную на основных этапах работы, к. т. н. И.И. Бобринецкого и аспиранта А.А. Строганова.

За помощь в проведении экспериментальных исследований автор благодарит С.В. Хартова и М.М. Симунина.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АСМ - атомно-силовой микроскоп ВАХ - вольтамперная характеристика МДП — метал — диэлектрик - полупроводник СЗМ - сканирующий зондовый микроскоп СТМ - сканирующий туннельный микроскоп ССМ - сканирующий силовой микроскоп ДПН - «Dip-pen» нанолитография 2D - двумерный

2МЭГ - двумерный электронный газ ОЭТ - одноэлектронный транзистор ЭЛ - электроннолучевая 2ДЭС - двумерная электронная система ЭЛЛ - Электронно-лучевая литография

Заключение

1. Faux D.A., Downes J.R., O'Reilly E.P. Analytic solutions for strain distributions in quantum-wire structures // J. Appl. Phys, 1997, Vol. 82, No. 8, p. 3754-3762.

2. Saraydarov M., Donchev V., Germanova K. Characterization of GaAs/AlGaAs quantum wires by means of longitudinal photoconductivity // Journal of Applied Physics, 2004, Vol. 95, No. 1, p. 64-68.

3. Intenational Technology Roadmap for Semiconductors San Jose: Semiconductor Industry Association, 1998.

4. Lee Y., Gough R.A., Leung K.N. et al. Growth of GaN layers on GaAs, Si, SiC substrates // Sci. Technol., 1998, В 16, p. 2229-2236.

5. Park S.I., Park S. How to buy Scanning Probe Microscope // Booklet of the firm "Park Scientific Instruments", 1994, p. 45-46.

6. Dreier M., Anselmetti D., Richmond T. Atomic force microscope // J. Appl. Phys, 1994, Vol. 76, No 9, p. 3386-3396.

7. Eigler D.M., Schweizer E.K. Positioning single atoms with a scanning tunneling microscope // Nature, 1990, Vol. 344, p. 524-528.

8. Crommie M.F., Lutz C.P., Eigler D.M. Confinement of electrons to quantum corrals on a metal surface // Science, 1993, Vol. 262, p. 218-223.

9. Lyding J.W. Nanoscale Surface Forces // Proceedings of the IEEE, 1997, Vol. 85, p. 589-565.

10. Van Loenen E.J., Dijkkamp D., Hoeven AJ. et al. Direct writing in Si with a scanning tunneling microscope // J. Appl. Phys. Lett., 1989, Vol. 55, p. 1312 -1314.

11. Mamin H.J., Guethner P.H., Rugar D. Atomic emission from a gold scanning-tunneling-microscope tip // Phys. Rev. Lett., 1990, Vol. 65, p. 24182421.

12. Hong S., Zhu J., Mirkin C.A. Multiple Ink Nanolithography: Toward a Multiple-Pen Nano-Plotter // Science, 1999, Vol. 286, p. 523-525.

13. Dagata J.A, Schneir J., Harary H.H. et al. Modification of hydrogen-passivated silicon by a scanning tunneling microscope operating in air // J. Appl. Phys. Lett., 1990, Vol. 56, p. 2001-2003.

14. L. P. Rokhinson, D. C. Tsui, L. N. Pfeiffer, K. W. West. AFM local oxidation nanopatterning of a high mobility shallow 2D hole gas // Superlattices and Microstructures, 2002, Vol. 32, p. 99-103.

15. Bo X.Z., Rokhinson L.P., Yin H. et al. Nanopatterning of Si/SiGe electrical devices by atomic force microscopy oxidation // Applied Physics Letters, 2002, Vol. 81, p. 3263-3265.

16. Held R., Heinzel Т., Studerus P. et al. Fabrication of a semiconductor quantum point contact by lithography with an atomic force microscope // J. Appl. Phys. Lett., 1997, Vol. 71, p. 2689-2691.

17. Snider G.L., Tan I.-H., Hu E.L. Electron states in mesa-etched one-dimensional quantum well wires // J. Appl. Phys. Lett., 1990, Vol. 68, p. 2849- -2853.

18. Tan I.-H., Snider G.L., Chang L.D. et al. A self-consistent solution of Schrodinger-Poisson equations using a nonuniform mesh // J. Appl. Phys. Lett., 1990, Vol. 68, p. 4071-4076.

19. Pfeiffer L., Schubert E.F., West K.W. et al. Si dopant migration the AlGaAs/GaAs inverted interface // J. Appl. Phys. Lett., 1991, Vol. 58, p. 22582260.

20. Ландау Л.Д., Лифшиц E.M. Теоретическая физика в десяти томах. Том III. Квантовая механика. Нерелятивистская теория М.: Физматгиз 1963г. - 704 с.

21. Heinzel Т., Salis G., Held R. et al. Shifting a quantum wire through a disordered crystal: Observation of conductance fluctuations in real space // Phys. Rev, 2000, Vol. 61, p. 13353-13356.

22. Larkin I.A, Shikin V.B. Edge of the two-dimensional electron gas in a gated heterostructure // Phys. Rev, 1995, Vol. 52, p. 5535-5538.

23. U. F. Keyser, H. W. Schumacher, U. Zeitler, R. J. Haug. Fabrication of a single-electron transistor by current-controlled local oxidation of a two-dimensional electron system // APPLIED PHYSICS LETTERS, 2000, Vol. 76, p. 457-459.

24. Snow E.S., Campbell P.M. AFM Fabrication of Sub-10-Nanometer Metal-Oxide Devices // Science, 1995, Vol. 270, p. 1639-1641.

25. Birkelund K., Mullenborn M., Grey F. et al. Nano-Scale Patterning of Hydrogen-Passivated Silicon Surfaces Using a Scanning Near-Field Optical Microscope // Microstruct, 1996, Vol. 20, p. 555-559.

26. Rossmanith M., Syasson K., Bockenhof E. et al. Thermionic emission across AljGai.^As single barriers under hydrostatic pressure // Phys. Rev. В. V. 44. N. 7. P. 3168-1991.

27. Avouris Ph., Hertel Т., Martel R. Atomic force microscope tip-induced local oxidation of silicon: kinetics, mechanism, nanofabrication // Appl. Phys. Lett., 1997, Vol. 71, p. 285-287.

28. Kouwenhoven L.P., Marcus C.M., McEuen P.L. et al. Electron transport in quantum dots // Mesoscopic Electron Transport, 1997, Vol. 345, p. 105-114.

29. Kastner M.A. The Single-Electron Transistor // Rev. Mod. Phys., 1992, Vol. 64, p. 849-852.

30. Van Der Wiel W.G., Franceschi S.D., Elzerman J.M. et al. Electron transport through double quantum dots // Rev. Mod. Phys., 2003, Vol. 75, p. 122.

31. Vandersypen L.M., Hanson R., Van Beveren H.W. et al. Few-Electron Quantum Dot Circuit with Integrated Charge Read-Out // Phys. Rev., 2003, Vol. 67, p. 161-166.

32. M.C. Rogge, C. Fuhner, U.F. Keyser, R.J. Haug. Spin blockade in capacitively coupled quantum dots // Appl. Phys. Lett., 2004, Vol. 85, p. 606609.

33. Molenkamp L.W., Flensberg К., Kemerink M. Scaling of the Coulomb Energy Due to Quantum Fluctuations in the Charge on a Quantum Dot // Phys. Rev. Lett., 1995, Vol. 75, p. 4282-4285.

34. Holleitner A.W., Decker C.R., Qin H. et al. Coherent Coupling of Two Quantum Dots Embedded in an Aharonov-Bohm Interferometer // Phys. Rev. Lett., 2001, Vol. 87, p. 256802-256806.

35. Fuhrer A., Luscher S., Ihn T. et al. Energy spectra in quantum rings // Phys. Rev., 2001, Vol. 63, p. 822-825.

36. Golden J.M., Halperin B.I. Higher-order results for the relation between channel conductance the Coulomb blockade for two tunnel-coupled quantum dots // Phys. Rev., 1996, Vol. 54, p. 16757-16780.

37. Irmer В., Kehrle M., Lorenz H. et al. Nanolithography by non-contact AFM-induced local oxidation: fabrication of tunnelling barriers suitable for single-electron devices // Semicond. Sci. Technol., 1998, Vol. 13, p. 79-82.

38. Булатов A.H., Хартов C.B. Исследование адсорбата воздуха на твердотельных подложках методами атомно-силовой микроскопии // Известия высших учебных заведений. Электроника 2004, № 4, с. 9-17.

39. Булатов А.Н., Хартов С.В. Толщина адсорбата воздуха на поверхности подложек в условиях атмосферы // Микроэлектроника и информатика, 2004, с. 8.

40. Trimmer W. Micromechanics and MEMS Classic and Seminal Papers.— New York: IEEE Press, 1997. p. 381.

41. Морган Д. Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах. М.: Радио и связь, 1990. 416 с.

42. Дейкин Дж., Кашло Б. Оптоволоконные сенсоры: принципы и компоненты. М.: Мир, 1992 438 с.

43. Неволин В.К. Зондовые нанотехнологии в электронике. М.: Техносфера, 2005. 148 с.

44. Гомбоев Р.И., Симаков И.Г. Низкочастотная диэлектрическая проницаемость воды в адсорбционном слое. Материалы 2-й Байкальской школы по фундаментальной физике. Иркутск: 1999. Т.2. С. 361-365.

45. Binggeli М., Mate С.М. Influence of water vapor on nanotribology studied by friction force microscopy // J. Vac. Sci. Technol, 1995, Vol. 13, No. 3, p. 1312-1315.

46. Sugimura H., Uchida T. Tip-induced anodization of titanium surfaces by scanning tunneling microscopy: a humidity effect on nanolithography // Appl. Phys. Lett., 1993, Vol. 63, p. 1288-1291.

47. Bulatov A.N., Nevolin V.K. Influence of electrostatic interaction between a conducting cantilever a metal film on the local anodic oxidation // International conference "Micro-and nanoelectronics -2003". Moscov. Russia. p.38.

48. Bulatov A. N., Nevolin V. K. Effect of electrostatic interaction between conductive cantilever and metal film on local anododic oxidation // Proc. SPIE, 2003, Vol. 5401, p. 298-304.

49. Бабичев А.П., Бабушкина H.A., Братковский A.M. и др. Физические величины: Справочник М.; Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

50. Lemesho S., Gavrilov S., Shevyakov V. et al. Investigation of tip-induced ultrathin Ti film oxidation kinetics // Nanotechnology, 2001, p. 273-276.

51. Булатов A.H., Неволин B.K. Анодное окисление тонких пленок алюминия в атомно-силовом микроскопе // Микросистемная техника, 2003, № 11, с.42-44.

52. Булатов А.Н. Исследование влияния влажности воздуха на локальное анодное окисление пленок // Научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика 2003», Москва, 2004, с. 9.

53. Булатов А.Н., Неволин В.К. Влияние влажности окружающей среды на локальное анодное окисление алюминиевых пленок нитрид титановымкантилевером // Всероссийское Совещание-семинар «Инженерно-физические проблемы новой техники», Москва, 2003, С. 59- 60.

54. Ogatay S, Campbellz T.J. Parallel molecular dynamics simulations for the oxidation of an aluminium nanocluster // J. Phys.: Condens. Matter, Vol. 10, 1998, p. 11449-11458.

55. Rotole J.A, Sherwood P.M.A. X-ray photoelectron spectroscopic studies of the oxidation of aluminium by liquid water monitored in an anaerobic cell // J Anal Chem, 2001, Vol. 369, p. 342-350

56. Kannan T.S, Panda P.K, Jaleel V.A. Preparation of pure boehmite A1203 their mixtures by hydrothermal oxidation of aluminums metal // J. Materials Science Letters, 1997, Vol. 16, p. 830-834.

57. Held R, Heinzel T, Studerus P. et al. Nanolithography by local anodic oxidation of metal films using an atomic force microscope // Physica, 1998, No 2, p. 748-752.

58. Cooper E.B, Manalis S.R, Fang H. et al. Terabit-per-square-inch data storage with the atomic force microscope // Appl. Phys. Lett, 1999, Vol. 75, No. 22, p. 3566-3568.

59. Shiricashi J, Matsumoto K, Miura N. et al. Single-electron transistor with Nb/Nb oxide system fabricated by atomic force microscope nano-oxidation process//J. Appl. Phys, 1997, Vol. 36, p. L1257-L1260.

60. Abadal G, Perez-Murano F, Barniol N. et al. Field induced oxidation of silicon by SPM: study of the mechanism at negative sample voltage by STM, ESTM, AFM // Appl. Phys. A, 1998, Vol. 66, No. 7, p. 791-795.

61. Физика тонких пленок: Современное состояние исследований и технические применения. Под. Общ. Ред. Франкомба М.Х.и Гофмана Р.У. Т. 6. Пер. с англ. М.: Мир. 1973. с. 392.

62. Schmidt Т, Martel R, Sandstrom R.L. et al. Current-induced local oxidation of metal films: Mechanismand quantum-size effects // Appl. Phys. Lett, 1998, V. 73, No. 15, p. 2173-2175.

63. Future trends in microelectronics. Edited by Luryi S., Xu J., Zaslavsky A. 1999. John Wiley & Sons, Inc. 435 p.

64. Корнеев H.B. Формирование и электрофизические свойства двухэлектродных планарных элементов наноэлектроники. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 2001. 107 с.

65. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. Физические величины. Справочник. Москва, Энергоатомиздат, 1991. с. 1232.

66. Remmel Т., Ramprasad R., Walls J. Leakage behavior reliability assessment of tantalum oxide dielectric MIM capacitors // International Reliability Physics Symposium, Dallas, 2003, p. 277-282.

67. Avouris Ph., Hertel Т., Martel R. Atomic force microscope tip-induced local oxidation of silicon: kinetics, mechanism nanofabrication // IBM Research Division, New York, 1997, p. 285-287.

68. Неволин В.К. Двухэлектродные элементы наноэлектроники на основе квантовых проводов // Микроэлектроника, 1999, № 4, с. 293-300.

69. Schmidt Т., Martel R., Sandstrom R.L. et al. Current-induced local oxidation of metal films: Mechanismand quantum-size effects // Appl. Phys. Lett., 1998, Vol. 73, No. 15, p. 2173-2175.

70. Булатов A.H., Неволин B.K. Полевой эффект в квазиодномерном канале на танталовых пленок // Известия высших учебных заведений. Электроника 2005, № 2, с. 37-42.

71. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Том 3. Квантовая механика. Москва. Физмат ГИЗ. 1963. с. 704.

72. Флюгге 3. Задачи по квантовой механике. Том 1. Издательство «Мир». 1974. с. 341.

73. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Издательство «Химия». 1978. с. 432.

74. Добрецов Л.Н., Гомоюнова М.В. Эмиссионная электроника. Издательство «Наука». 1966. с. 564.

75. Булатов А.Н., Неволин В.К. Локальное анодное окисление пленок углерода // Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Таганрог, 2004, Часть 1, с. 13-14.

76. Axenov A.I., Bobrinetskii I.I., Bulatov A.N. et al. Fabrication of carbon nanotube-based devices for different applications in electronics // Biennial International Workshop "Fullerenes and atomic clusters", 2005, p. 190.

77. Председатель Оргкомитета проф. Ю.А.Чаплыгин

78. УТВЕРЖДАЮ» / Проректор МИЭТf ■. пб научной работе-В.А. Бархоткин а> 2005 г.1. АКТоб использовании результатов кандидатской диссертационной работы Булатова Андрея Николаевича

79. Использование указанных результатов позволяет дополнить лабораторный практикум по курсу «Основы зондовой микроскопии».

80. Результаты диссертационной работы полностью нашли применение при выполнении НИР в УНЦ «ЗМиТ»: «Дип-МИЭТ», «Нанотрубка», «Димег», «Диплом», гранта для аспирантов и студентов «Развитие потенциала высшей школы».

81. Председатель комиссии, зав. каф. квантовой физики и А.А. Горбацевичнаноэлектроники, д.ф.-м.н., профессор1. Члены комиссии:д.ф.-м.н., профессор ——<—«-О В.К. Неволин-hк.ф.-м.н., доцент . I и В.И. Корнеев1. ТВЕРЖДАЮ»5*<<НТ-МДТ»1. А. Быков2005 г.1. АКТ

82. В производственном процессе ЗАО «НТ-МДТ», при сертификации СЗМ линии «СОЛВЕР», используются следующие результаты диссертационной работы Булатова А.Н.:

83. Методика оценки сил электростатического взаимодействия в системе проводящий зонд адсорбат - проводящая подложка;

84. Разработанная методика определения количества адсорбата воздуха на поверхности подложек из различных материалов расширяет номенклатуру СЗМ методик по исследованию нанообъектов.1. Начальник отдела• "'/регламента ЗАО «НТ-МДТ», к.т.н.1. В.В. Лосев