MIKRO- ÉS NANOTECHNIKA II

Hasonló dokumentumok
Félvezető alkatrészek járműipari fejlesztésekben

MIKRO- ÉS NANOTECHNIKA II

MIKROELEKTRONIKA 7. MOS struktúrák: -MOS dióda, Si MOS -CCD (+CMOS matrix) -MOS FET, SOI elemek -MOS memóriák

Using the CW-Net in a user defined IP network

Construction of a cube given with its centre and a sideline

Correlation & Linear Regression in SPSS

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK ANGOL NYELVEN

Beszámoló OTKA T Nanoelektronikia kvantum-eszközök tér-idő dinamikájának szimulációja környezeti hatások figyelembevételével

Teljesítményelektronika

Szundikáló macska Sleeping kitty

A évi fizikai Nobel-díj

4-42 ELECTRONICS WX210 - WX240

EN United in diversity EN A8-0206/419. Amendment

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet Factor Analysis

Correlation & Linear Regression in SPSS

NYOMÁSOS ÖNTÉS KÖZBEN ÉBREDŐ NYOMÁSVISZONYOK MÉRÉTECHNOLÓGIAI TERVEZÉSE DEVELOPMENT OF CAVITY PRESSURE MEASUREMENT FOR HIGH PRESURE DIE CASTING

Bevezetés a kvantum-informatikába és kommunikációba 2015/2016 tavasz

First experiences with Gd fuel assemblies in. Tamás Parkó, Botond Beliczai AER Symposium

Sebastián Sáez Senior Trade Economist INTERNATIONAL TRADE DEPARTMENT WORLD BANK

MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet. Correlation & Linear. Petra Petrovics.

A rosszindulatú daganatos halálozás változása 1975 és 2001 között Magyarországon

DIGITÁLIS TECHNIKA II Dr. Lovassy Rita Dr. Pődör Bálint

Széchenyi István Egyetem

DIGITÁLIS TECHNIKA II

ELEKTRONIKA I. TRANZISZTOROK. BSc Mérnök Informatikus Szak Levelező tagozat

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK ANGOL NYELVEN

Regional Expert Meeting Livestock based Geographical Indication chains as an entry point to maintain agro-biodiversity

USER MANUAL Guest user

Integrált áramkörök/1. Informatika-elekronika előadás 10/20/2007

MAKING MODERN LIVING POSSIBLE. Danfoss Heating Solutions

Supporting Information

Utasítások. Üzembe helyezés

On The Number Of Slim Semimodular Lattices

Kezdőlap > Termékek > Szabályozó rendszerek > EASYLAB és TCU-LON-II szabályozó rendszer LABCONTROL > Érzékelő rendszerek > Típus DS-TRD-01

Digitális Technika I. (VEMIVI1112D)

SZENZOROK ÉS MIKROÁRAMKÖRÖK

Retro club: Digital amnesia

THS710A, THS720A, THS730A & THS720P TekScope Reference

Laptop: a fekete doboz

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK ANGOL NYELVEN

SZENZOROK ÉS MIKROÁRAMKÖRÖK

Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: Térvezérlésű tranzisztorok (FET)

Rezgésdiagnosztika. Diagnosztika

Smaller Pleasures. Apróbb örömök. Keleti lakk tárgyak Répás János Sándor mûhelyébõl Lacquerware from the workshop of Répás János Sándor

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet Nonparametric Tests

Analitikai szenzorok második rész

Feszültségszintek. a) Ha egy esemény bekövetkezik akkor az értéke 1 b) Ha nem következik be akkor az értéke 0

DIGITAL TECHNICS I. Dr. Bálint Pődör. Óbuda University, Microelectronics and Technology Institute 12. LECTURE: FUNCTIONAL BUILDING BLOCKS III

Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: FET tranzisztoros kapcsolások

Vasúti kocsik vázszerkezetének a felhasználhatósága kisebb nyílások áthidalására helyi érdek8 közúti utakon

DIGITÁLIS TECHNIKA II

16F628A megszakítás kezelése

7 th Iron Smelting Symposium 2010, Holland

Cashback 2015 Deposit Promotion teljes szabályzat

FAMILY STRUCTURES THROUGH THE LIFE CYCLE

SAJTÓKÖZLEMÉNY Budapest július 13.

A évi fizikai Nobel díj a grafénért


ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK ANGOL NYELVEN

Cloud computing. Cloud computing. Dr. Bakonyi Péter.

Animal welfare, etológia és tartástechnológia

SZENZOROK ÉS MIKROÁRAMKÖRÖK

Revenue Stamp Album for Hungary Magyar illetékbélyeg album. Content (tartalom) Documentary Stamps (okmánybélyegek)

már mindenben úgy kell eljárnunk, mint bármilyen viaszveszejtéses öntés esetén. A kapott öntvény kidolgozásánál még mindig van lehetőségünk

Contact us Toll free (800) fax (800)

A PC vagyis a személyi számítógép. VI. rész A mikroprocesszort követően a számítógép következő alapvető építőegysége a memória

i1400 Image Processing Guide A-61623_zh-tw

Spin Hall effect. Egy kis spintronika Spin-pálya kölcsönhatás. Miért szeretjük mégis? A spin-injektálás buktatói

Grafén nanoszerkezetek

KORRÓZIÓS FIGYELÕ korrózióvédelmi mûszaki tudományos folyóirat. Szerkeszti: a szerkesztõbizottság. A szerkesztõbizottság elnöke: Zanathy Valéria

Résbefúvó anemosztátok méréses vizsgálata érintõleges légvezetési rendszer alkalmazása esetén

NEUTRÍNÓ DETEKTOROK. A SzUPER -KAMIOKANDE példája

Néhány folyóiratkereső rendszer felsorolása és példa segítségével vázlatos bemutatása Sasvári Péter

HAMBURG Használati útmutató Vezérlőmodul UKSM 24VDC Cikkszám:

OLED technology. OLED-technológia

Mapping Sequencing Reads to a Reference Genome

Proxer 7 Manager szoftver felhasználói leírás

Modbus kommunikáció légkondícionálókhoz

THE CHARACTERISTICS OF SOUNDS ANALYSIS AND SYNTHESIS OF SOUNDS

Hibridspecifikus tápanyag-és vízhasznosítás kukoricánál csernozjom talajon

KN-CP50. MANUAL (p. 2) Digital compass. ANLEITUNG (s. 4) Digitaler Kompass. GEBRUIKSAANWIJZING (p. 10) Digitaal kompas

Az NMR és a bizonytalansági elv rejtélyes találkozása

Hogyan szűrjük a röntgensugarat?

Cloud computing Dr. Bakonyi Péter.

Gitárerősítő. Használati utasítás

A nagy teljesítõképességû vektorhajtások pontos paraméterszámításokat igényelnek

Szén nanoszerkezetek grafén nanolitográfiai szimulációja

Phenotype. Genotype. It is like any other experiment! What is a bioinformatics experiment? Remember the Goal. Infectious Disease Paradigm

BKI13ATEX0030/1 EK-Típus Vizsgálati Tanúsítvány/ EC-Type Examination Certificate 1. kiegészítés / Amendment 1 MSZ EN :2014

Bio-nanorendszerek. Vonderviszt Ferenc. Pannon Egyetem Nanotechnológia Tanszék

FÖLDRAJZ ANGOL NYELVEN GEOGRAPHY

- Bevándoroltak részére kiadott személyazonosító igazolvány

EN United in diversity EN A8-0206/473. Amendment

Elektrofiziológiai vizsgálómódszerek alkalmazása a sejtek elektromos tevékenységének kutatásában. A kezdetek 1.

A V Á R B Ű V Ö L E T É B E N

DIGIAIR PRO (DVB-T) Használati útmutató. Készitette: Dasyst Kft.

FELADATKIÍRÁSOK (ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK)

2. Érzékelési elvek, fizikai jelenségek. a. Termikus elvek

3. MINTAFELADATSOR KÖZÉPSZINT. Az írásbeli vizsga időtartama: 30 perc. III. Hallott szöveg értése

Átírás:

NANO MIKRO- ÉS NANOTECHNIKA II Dr. Pődör Bálint Óbudai Egyetem KVK Mikroelektronikai és Technológia Intézet 8. ELŐADÁS: NANOELEKTRONIKA II: ESZKÖZÖK NANOSKÁLÁN, Si, CNT, GRAFÉN 2012/2013 1. félév Nem-szerkesztett (ideiglenes) változat! 1 DOWN-SCALING INTO THE NANOMETER 1

CMOS Future Directions and Beyond 1970-2004 Traditional Scaling 70%/2-3year Features 2005-2014 Equivalent Scaling 70% / 2-3year 2000-2014 Integrated Solutions 2X Performance/2-3year 2010-20XX New Devices??/2-3year Si NANOELEKTRONIKA Hol áll az ipar ma, és mi várható a közeljövőben? CMOS ma (tegnap?): INTEL 4 2

A KICSI EGYRE KISEBB LESZ MOSFET A NANOTARTOMÁNYBAN Emerging alternative fully depleted CMOS structures for continued scaling: (a) one-, (b, c) two-, and (d) three-gate fully depleted devices. 3

Si TECHNOLÓGIA MEGÚJULÁSA: NANO- ÉS KVANTUMOS ESZKÖZÖK Si technology industry time line showing semiconductor revenue and the evolution of new devices and possible time frame for new device types (BJT bipolar junction transistor, QED quantum electronic device, and SET single electron transistor). Si NANOHUZAL TRANZISZTOR Lépték: 1 m 4

Si NANOHUZAL TRANZISZTOR Enhanced Channel Modulation in Dual-Gated Silicon Nanowire Transistors Si NANOWIRE GATE-ALL-AROUND TRANSISTOR The foremost issues are: 1. poor gate electrostatic control of the channel potential and thus degraded short-channel effects; 2. high gate leakage due to thin gate dielectric; 3. reduced channel mobility on account of increased doping in the channel; and 4. increased source/drain resistance. These issues cause higher off-state leakage and limit the drive current leading to compromised performance, defeating the main purpose of scaling. 5

Si NANOWIRE GATE-ALL-AROUND TRANSISTOR Si NANOWIRE GATE-ALL-AROUND TRANSISTOR 6

Si NANOWIRE GATE-ALL-AROUND CMOS INVERTER Si NANOWIRE CMOS (a) SEM image of the top-down fabricated GAA Si NW inverter showing (1x2) channel N-MOS and (3x2) channel P-MOS. (b) Tilted view of multiple released nanowires in a row showing excellent yield and symmetric wires which are critical for inverter functionality. 7

Si NANOWIRE CMOS TEM image of GAA P-MOS from the inverter (1:2 N-MOS to P-MOS channel ratio). Inset on top right corner shows the enlarged image of the gate dielectric with 10 nm gate oxide surrounding the silicon NW. INVERTER TRANSFER CHARACTERISTICS Transfer characteristics of inverter (1:3 N-MOS to P-MOS channel ratio) at different VDD with VIN and VOUT plotted interchangeably on X- and Y-axis in a butterfly plot. 8

DYNAMIC RESPONSE Dynamic (pulse) response for inverter with 50 pair of P-MOS channel and 20 pairs of N-MOS channels at 1 MHz. Output levels clearly reach VDD. The inverter delay turns out to be 64 ps for these long devices. This would scale down to 1 ps for a 20 nm node maintaining all other structural parameters and length ratios and increasing the current by a factor of five for shorter channel which is reasonable. SZÉN ALAPU (NANO-)ELEKTRONIKA 1.Szén nanocső (CNT) mint az (nano-)elektronika alapanyaga. (Sokak szerint a szén nanocső (carbon nanotube, CNT) lesz a 21. század legfontosabb anyaga. A jövő eldönti, hogy ez igaz lesz-e, da a múlt arra tanít, hogy a legtöbb jóslat nem vált be.) 2. Grafén mint a nanoelektronika alapanyaga (Sokak szerint.. ld. az 1. pont ) 9

SZÉN ALAPU (NANO-)ELEKTRONIKA Néhány triviális előny: Nagy töltéshordozó mozgékonyság (gyors működés, magas határfrekvenvcia, stb.) Kis (nano-)méret (magasfokú integráltság, stb.) Jó hő(el)vezetés (nagy teljesítényű eszközök) Stb., Eszközök (amiről írnak, és beszélnek): Vezetékek Dióda, tranzisztor (elsősorban FET) Optoelektronikai eszközök Elektron emitterek (hidegemisszió) NÉHÁNY JÖVENDÖLÉS (NEM VÁLTAK BE ) Ez speciel bejött 10

NÉHÁNY JÖVENDÖLÉS (NEM VÁLTAK BE ) SZÉN ALAPÚ (NANO-)ELEKTRONIKA Field-effect transistors based on semiconductor nanotubes and graphene nanoribbons have already been demonstrated, and metallic nanotubes could be used as high-performance interconnects. Moreover, owing to the excellent optical properties of nanotubes it could be possible to make both electronic and optoelectronic devices from the same material. CNT FET: Forrás (source) és nyelő (drain) elektródák: aranycsík, vezetőcsatorna: Szén nanocső (CNT) 11

SZÉN NANOCSŐ FET Schematic view of conventional Carbon Nanotube Transistor CNT FET, konvenciális, ill. a csövet teljesen körbevevő vezérlő elektródával 12

SZÉN NANOCSŐ FET TRANZISZTOR A FET tranzisztor vezető csatornáját párhuzamos egyfalú szén nanocsövek (SWNT) alkotják. 25 SZÉN NANOCSŐ FET TRANZISZTOR Párhuzamos szén nanocsövekből álló FET szerkezete és erősítésfrekvencia karakterisztikája. 26 13

SZÉN NANOCSŐ-TRANZISZTOROS RÁDIÓ Felépítés: rezonáns (párhuzamos LC) antenna, két RF erősítő fok (egyenként 20 db), RF keverő, transzformátor csatolású hangfrekvenciás erősítő (20 db), fülhallgató 27 CNT FET Schematic cross section of the FET devices. A single nanotube (NT) of either multi-wall (MW) or single-wall (SW) type bridges the gap between two gold electrodes. The silicon substrate is used as back gate. 14

CNT FET CHARACTERISTICS Output and transfer characteristics of a SWNT-FET: I V SD curves measured for 0, 1, 2, 3, 4, 5, and 6 V. I V G curves for10 100 mv in steps of 10 mv. The inset shows that the gate modulates the conductance by 5 orders of magnitude. Megfeleltetés: p-csatornás kiürítéses FET CNT FET INVERTER ÉS LOGIKAI KAPUK The first CNTFET circuit: inverter circuit (red circles : results of five measurement series) CNT 15

CARBON NANOTUBE FET Transport in the nanotubes is dominated by holes and, at room temperature, it appears to be diffusive. Using the gate electrode, the conductance of a single wall nanotube FET could be modulated by more than 5 orders of magnitude. An analysis of the transfer characteristics of the FETs suggests that the nanotubes have a higher carrier density than graphite and a hole mobility comparable to heavily p-doped silicon. CNT RING OSCILLATOR A gyűrűs oszcillátor páratlan számú (itten öt) inverterből álló lánc visszacsatolással. Az oszcillációs frekvenciát az egyes inverterek terjedési késleltetése határozza meg. 16

CNT RING OSCILLATOR CNT FET 17

VERTIKÁLIS CNT TRANZISZTOR Vertical Nanotube Transistor (Patented by Infineon - and by Samsung?!) Integrated circuits based on semiconductor carbon nanotubes Compatible with existing technology, can extend the period of validity of Moore s law 18

Si ÉS CNT ÖSZEHASONLÍTÁS GRAFÉN 19

GRAFÉN ELEKTRONIKAI ESZKÖZÖK Successful isolation of single-layer graphene, the two-dimensional allotrope of carbon from graphite, has fuelled a lot of interest in exploring the feasibility of using it for fabrication of various electronic devices, particularly because of its exceptional electronic properties. Graphene is poised to save Moore s law by acting as a successor of silicon-based electronics. Azért itt is érvényes, hogy a jövő eldönti, hogy ez igaz lesz-e, da a múlt arra tanít, hogy a legtöbb jóslat nem vált be GRAFÉN FET A top-gated graphene field effect transistor on a SiO2/Si substrate: (a) schematic diagram; (b) SEM image 20

GRAFÉN ÉS FONTOSABB FÉLVEZETŐK TULAJDONSÁGAI BEILLESZTÉS A Si TECHNOLÓGIAI SORBA Multilayered epitaxial graphene on insulating SiC substrate has been used for fabricating hundreds of transistors on a single chip. The world s first RF graphene field-effect transistor has been ccomplished using 1 2 layered EG on SiC. Recently, IBM has reported the creation of top-gated transistors using graphene grown on the silicon face of a 2 inch thick SiC wafer that can operate at speeds of 100 GHz with an electron carrier density of about 3 1012 cm 2 and peak mobility of 1500 cm2 V 1 s 1 at room temperature. This far surpasses the performance of the fastest GaAs transistors. 21

(a) Image and schematic cross-sectional view of the epitaxial graphene FETs. (b) The plot of drain current (ID) and transconductance (gm) of the device with gate voltage (VG) variation at fixed drain bias (VD ) of 1 V and the source grounded. (c) The variation of ID as a function of VD for different values of VG. (d) Small-signal current gain ( h21 ) variation with frequency. NANOTECHNOLÓGIA LEHETŐSÉGEI AZ ELEKTRONIKÁBAN 22

NANOTECHNOLÓGIA LEHETŐSÉGEI AZ ELEKTRONIKÁBAN NANOTECHNOLÓGIA LEHETŐSÉGEI AZ ELEKTRONIKÁBAN 23

NANOTECHNOLÓGIA LEHETŐSÉGEI AZ ELEKTRONIKÁBAN KITEKINTÉS Nanoelectronics is not only about size but also phenomena, mechanism, etc. Nanoelectronics is a wide open field with vast potential for breakthroughs coming from fundamental research. Some of the major issues that need to be addressed are: Understand nanoscale transport (theory & experimental). Develop/understand self-assembly techniques to do conventional things cheaper. Find new ways of doing electronics and find ways of implementing them (e.g. quantum computing; hybrid Sibiological systems; cellular automata). 24