采用 SiO2 PEALD 的 Ni-SiO2-Ni 隧道结单电子晶体管的实验演示
介观与纳米尺度物理
2015-11-09 v1 材料科学
摘要
我们报道了使用等离子体增强原子层沉积 (PEALD) 制备单电子晶体管 (SETs)，其特征是在 Ni-SiO2-Ni 隧道结中具有超薄（约 1 nm）隧道透明 SiO2。我们表明，由于 SiO2 的 PEALD 中的 O2 等离子体步骤，底层 Ni 电极的顶面被氧化。此外，上层 Ni 层的底面在与沉积的 SiO2 接触处也被氧化，这很可能是由于 SiO2 表面含氧物质的存在。由于存在这些表现出热激活输运典型特征的 NiO 表面寄生层，Ni-SiO2-Ni 隧道结的电阻急剧增加。此外，输运机制从通过介电势垒的量子隧穿转变为与隧道结串联的热激活电阻相一致的机制。因此，需要将 NiO 还原为 Ni 以恢复结的金属-绝缘体-金属 (MIM) 结构。提出在高温下在成形气体环境中进行快速热退火作为减少两层寄生氧化层的技术。该方法对于依赖具有超薄势垒的 MIM 隧道结的器件具有重要意义。使用该技术，我们成功制备了具有极微量寄生 NiO 成分的 MIM SETs。我们证明，可以通过 SETs 的电学特性来评估纳米级隧道结中隧道势垒的性质。
引用
@article{arxiv.1511.01980,
title = {Experimental Demonstration of Single Electron Transistors Featuring SiO2 PEALD in Ni-SiO2-Ni Tunnel Junctions},
author = {Golnaz Karbasian and Michael S. McConnell and Alexei O. Orlov and Sergei Rouvimov and Gregory L. Snider},
journal= {arXiv preprint arXiv:1511.01980},
year = {2015}
}
备注
19 pages, 5 figures, accepted for publication in JVST A