Date post: | 05-Apr-2015 |
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Quantendrähte für die Nanoelektronik
Bernhard Mandl 12.04.2007
Intel Core 2 Duo:ca. 290 Millionen Transistorenca. 1 cm2 Fläche
Entwicklung in der Nanoelektronik
Intel Core 2 Duo:ca. 290 Millionen Transistorenca. 1 cm2 Fläche
Der Prozessor:
Entwicklung in der Nanoelektronik
Motherboard
Verbindung zwischen Prozessorenbisher mit Kupferdrähten
Entwicklung in der Nanoelektronik
Motherboard
Verbindung zwischen Prozessorenbisher mit Kupferdrähten
Entwicklung in den nächsten Jahren:
Entwicklung in der Nanoelektronik
Motherboard
Verbindung zwischen Prozessorenbisher mit Kupferdrähten
Entwicklung in den nächsten Jahren:
Im Computer verwendet man Silizium, es gibt aber keine Silizium Lichtquellen - Man benötigt andere Halbleitermaterialien aus denen
z. B. Die Laser in DVD – Playern bestehen: GaAs oder InAs
Entwicklung in der Nanoelektronik
Materialkombinationen
Kombination von verschiedenen Kristallen● Kristalle sind eine regelmäßige Anordnung von Atomen● Kristalle haben verschiedene Gitterkonstanten
InAs
Si
Materialkombinationen
Kombination von verschiedenen Kristallen● Kristalle sind eine regelmäßige Anordnung von Atomen● Kristalle haben verschiedene Gitterkonstanten● Verspannungen brechen dicke Schichten auf
InAs
Si
Kombination von verschiedenen Kristallen● Kristalle sind eine regelmäßige Anordnung von Atomen● Kristalle haben verschiedene Gitterkonstanten● Verspannungen brechen dicke Schichten auf● Lösung: Säulen mit einem kleinen Durchmesser, Verspannungen
werden elastisch abgebaut
Materialkombinationen
InAs
Si
• Eine einkristalline Struktur mit winzigen Abmessungen - Durchmessr von einem Tausenstel eines Haares
Was ist ein “Quantendraht” oder “Nanowire”
Quantendrähte aus anderen Halbleitermaterialien die auf Silizium Licht abgeben
Licht mit Siliziumsubstraten
Mögliche Lösung:
Goldkatalysiertes Wachstum
Metall (gold) assistiertes Wachstum von Nanodrähte
Einkristallines Substrat als Basis
InP(111)B - substrateHalbleitersubstrat
Einkristallines Substrat als Basis
Aufbringen von Gold Nanopartikel
Goldkatalysiertes Wachstum
Metall (gold) assistiertes Wachstum von Nanodrähte
InP(111)B - substrateHalbleitersubstrat
Einkristallines Substrat als Basis
Aufbringen von Gold Nanopartikel
→ Nanopartikel wirken als Startpunkt für die Nanodrähte
Goldkatalysiertes Wachstum
Metall (gold) assistiertes Wachstum von Nanodrähte
InP(111)B - substrateHalbleitersubstrat
Indium , Arsen
Einkristallines Substrat als Basis
Aufbringen von Gold Nanopartikel
→ Nanopartikel wirken als Startpunkt für die Nanodrähte
Länge der Nanodrähte wird über die Wachstumsdauer geregelt
Goldkatalysiertes Wachstum
Metall (gold) assistiertes Wachstum von Nanodrähte
InP(111)B - substrateHalbleitersubstrat
Goldkatalysiertes Wachstum
Nanodrähte auf Si Materialien im Nanodraht:blau – Arsen, rot – Indium,grün – Gold
Gold zerstört die halbleitenden Eigenschaften von Silizium Nicht in Kombination mit Silizium - Transistortechnologie brauchbar Siliziumtechnologie macht ca 90 % aller Halbleiterbauteile aus Nanodrahtwachstum ohne Verwendung von Gold
Nachteile des durch Gold katalysierten Drahtwachstums
Metallfreies Wachstum
Metallfreies Wachstum von Nanodrähten auf verschiedenen Substraten
InP(111)B - substrateHalbleitersubstrat
Metallfreies Wachstum
Metallfreies Wachstum von Nanodrähten auf verschiedenen Substraten
Aufbringen einer 1.3 nm dickenSiOx Schicht
InP(111)B - substrate
SiO : d = 1.3 nm x
d Halbleitersubstrat
Metallfreies Wachstum
Metallfreies Wachstum von Nanodrähten auf verschiedenen Substraten
InP(111)B - substrateHalbleitersubstrat
Form ierung von SiO Clustern bei 500 °C
x
Aufbringen einer 1.3 nm dickenSiOx Schicht
Entstehung von Teilchen beim Aufheizen bei ca 500 °C
Metallfreies Wachstum
Metallfreies Wachstum von Nanodrähten auf verschiedenen Substraten
Halbleitersubstrat
InAs W iresIndium , Arsen SiO
x wirkt als eine Art
Katalysator für das Nanodrahtwachstum
Durchbruch: Keine Goldteilchen werden für das Wachstum
benötigt. Dazu 2 Publikation von mir in der Zeitschrift Nano Letters
Metallfreies Wachstum
Draht: Atomlage auf AtomlageGoldfrei gewachsene Nanodrähte
Zusammenfassung und weitere Anwendungen
Bisher erreicht mit Nanodrähten:
Weitere Anwendungen in der Nanoelektronik:
Anwendungen außerhalb der Nanoelektronik:
Emission von Licht auf Silizium Gold freies Wachstum auf Silizium
Ein-Elektronen Bauelemente Miteinander verbundene Nanodrähte
Kontrolle über die Wachstumsrichtung von Nervenzellen Impfen von Zellen
Nanodraht Einelektronen – RAM(Speicherbaustein)
Noch kleinere Struktureninnerhalb eines Nanodrahtes
Strukturen im Nanodraht – Ein-Elektronen Bauelemente
Nanodrähte auf Nanodrähten gewachsen
Nanobäume
Bilder von miteinander verbundenenNanobäumen
Netzwerke von Nanodrähten
Wachstum von Nervenzellen auf Nanodrähten – damit kann die Wachstumrichtung der Nerven vorgegeben werden
Biochemie und -Physik
Nanonadeln für die Injektion in eine Zelle
Biochemie und -Physik
Danke für Eure Aufmerksamkeit