ID-ul Proiectului:
Idei 24/2012
Director de Proiect:
Dr. Ionut Enculescu
Tipul proiectului:
National
Finantare:
Romanian National Authority for Scientific Research, UEFISCDI
Contractor:

INCD Fizica Materialelor

Status:
In progress
Data de inceput:
Sunday, 1 September, 2013
Data finalizarii:
Monday, 1 December, 2014
Rezumatul Proiectului:

Scopul acestui proiect este dezvoltarea de tranzistori cu efect de camp cu canal nanofir multisegmentat si studierea proprietatilor acestora de transport de sarcina si spin. Materialul folosit ca si canal va fi CdTe sau ZnO pur sau dopat. Structurile vor fi obtinute folosind o combinatie intre depunerea electrochimica in membrane iradiate cu ioni grei pentru fabricarea nanofirelor multisegment de tip metal-semiconductor-metal si manipularea nanofirelor, tehnici litografice si metalizarea indusa cu ajutorul unui fascicul ionic focalizat (FIB-IM).

Obiectivele proiectului:

Etapa 1 (M.1.): Plasarea controlata a nanofirelor multisegment pe substraturi de Si/SiO2

(A.1.1): Prepararea nanofirelor multisegment prin metoda sablonului

(A.1.2.) Caracterizarea morfologica, compozitionala si structurala a nanofirelor multisegment

(A.1.3.) Plasarea nanofirelor pe substrat

Etapa 2 (M.2.): Fabricarea unui tranzistor cu efect de camp cu canal de CdTe

(A.2.1): Prepararea nanofirelor multisegment cu elemente de sursa si drena definite prin modularea potentialului bazat pe CdTe

(A.2.2.): Prepararea electrozilor interdigitati pe substraturi de Si/SiO2 prin tehnici litografice

(A.2.3.): Plasarea nanofirelor multisegment pe sistemul de electrozi si contactarea acestora

(A.2.4.): Caracterizarea complexa a nanofirelor si a dispozitivelor bazate pe nanofire

Etapa 3 (M.3.): Fabricarea unui tranzistor cu efect de camp cu canal de ZnO

(A.3.1): Prepararea nanofirelor multisegment cu elemente de sursa si drena definite prin modularea potentialului bazat pe ZnO.

(A.3.2.): Plasarea controlata a nanofirelor multisegment pe sistemul de electrozi si contactarea acestora cu ajutorul litografiei cu electroni sau a metalizarii induse cu ajutorului fasciculului de ioni focalizat

(A.3.3.): Caracterizarea complexa a nanofirelor si a dispozitivelor bazate pe nanofire

Etapa 4 (M.4.): Fabricarea unui tranzistor cu efect de camp cu canal de ZnO dopat: tranzistor de spin

(A.4.1): Prepararea nanofirelor multisegment cu elemente de sursa si drena definite prin modularea potentialului bazat pe ZnO dopat.

(A.4.2.): Plasarea controlata a nanofirelor multisegment pe sistemul de electrozi si contactarea acestora cu ajutorul metalizarii induse cu ajutorului fasciculului de ioni focalizat

(A.4.3.): Caracterizarea complexa a nanofirelor si a dispozitivelor bazate pe nanofire

Au fost preparate prin fotolitografie substrate cu electrozi de diferite tipuri, pretabile pentru contactarea in etapele urmatoare a nanofirelor ce vor juca rolul de canal. Au fost realizate teste de contactare de fire metalice (nichel) pentru a determina fiabilitatea sistemului. Au fost depuse fire de CdTe si de ZnO prin metoda electrodepunerii, in membrane sablon cu diferite diametre ale porilor si cu densitati de pori diferite. Au fost avute in vedere doua obiective principale: gasirea palierelor de obtinere a materialelor stoichiometrice pentru evaluarea posibilitatii de a produce nanofire multisegment cu caracteristici electrice diferite. Caracterizarea complexa, morfologica, compozitionala si structurala a nanofirelor a reprezentat de asemenea un punct important avand in vedere ca acestea determina proprietatile de transport in cazul includerii nanofirelor in dispozitive de tip tranzistor cu efect de camp. Detasarea nanofirelor de substrat si plasarea lor pe sisteme de electrozi interdigitate a reprezentat un alt aspect important al activitatii. Detasarea de substrat a nanofirelor s-a efectuat prin folosirea de ultrasunete, prin imersarea matricilor de nanofire in solventi de inalta puritate/semiconductor grade si ultrasonare fie folosind o baie cu ultrasunete sau o sonda ce emite ultrasunete.

 


Semiconductor (ZnO) nanowires grown at different potentials by using a template approach.

Au fost finalizate cercetarile demarate in etapa anterioare privitoare la firele de oxid de zinc. Au fost realizate structuri de tip tranzistor prin contactarea nanofirelor folosind Pentru edificarea privind rezultatele obtinute au fost realizate studii suplimentare privind structuri similare folosind oxidul de cupru.

Prima problema de realizat a fost obtinerea unui tranzistor cu efect de camp / structura de tip tranzistor cu efect de camp cu canal nanofir. Aceasta s-a realizat in conformitate cu descrierea din etapa anterioara.


Fir contactat

Au fost preparate nanofire de oxid de zinc si de CdTe de diferite dimensiuni si cu diferite caracteristici prin depunere electrochimica in membrane sablon. Pentru obtinerea structurii multisegment n++/n/n++ caracteristica unui tranzistor cu efect de camp a fost necesara realizarea unor tratamente termice in aer dupa depunerea contactelor. Aceasta metoda de dopaj a dus la obtinerea unor dispozitive excelente, cu caracteristici: mobilitate 100 cm2/Vs si on/off 104 pentru oxidul de zinc. Pentru a confirma rezultatele si a creste impactul proiectului au fost realizate teste suplimentare pe structuri de tip tranzistor cu efect de camp bazate pe nanofire de CuO. Au fost preparate nanofire de CuO prin oxidare termica in aer. Pentru investigarea proprietatilor electrice ale acestora au fost folosite, ca și contacte, mai multe metale: Au-Ti/CuO/Ti-Au, Pt/CuO/Pt, Pt/CuO/Ti-Au, identificandu-se mecanismele de transport in toate aceste tipuri de structuri. Stiind barierele de potential intre CuO si metalele utilizate pentru contactare au fost proiectate si preparate diode utilizand un nanofir singular de CuO. Folosind contactele de Pt preparate prin FIBID au fost fabricati tranzistori cu efect de camp avand canal un nanofir de CuO, de tip p.

Publicatii

Field Effect Transistor with Electrodeposited ZnO Nanowire ChannelCamelia Florica, E. Matei, A. Costas, M. E. Toimil Molares, I. Enculescu, Electrochimica Acta, 137, 290-297, 2014

A fost acceptata la publicare lucrarea:

Tunning of transport properties of electrodeposited CdTe nanowires, E. Matei, Camelia Florica, A. Costas, I. Enculescu, Beilstein Journal of Nanotechnology, Manuscript ID 6030492

A fost publicat un capitol de carte

Metallic nanowires and nanotubes prepared by template replication, E. Matei, M. Enculescu, N. Preda, Camelia Florica, A. Costas, C. Busuioc, M. E. Toimil Molares, I. Enculescu, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2014 V. Kuncser and L. Miu (eds.), Size Effects in Nanostructures, Springer Series in Materials Science 205, DOI 10.1007/978-3-662-44479-5_5, ISBN 978-3-662-44478-8