Принц-технологія

Принц-технологія - метод формування тривимірних мікро-та наноструктур, заснований на відділенні напружених напівпровідникових плівок від підкладки і подальшого згортання їх у просторовий об'єкт. Технологія названа на честь вченого що працює в Інституті фізики напівпровідників СВ РАН Віктора Яковича Принца, що запропонував цей метод в 1995 році [1] [2].


1. Основи

У найпростішому виконанні для демонстрації можливості формування тривимірних структур використовувалися вирощені на підкладці арсеніду галію (GaAs) (з жертовним шаром AlAs) напружені двошарові плівки (GaAs / InGaAs, де GaAs зовнішній шар), вирощені за допомогою методу молекулярно-пучкової епітаксії. Тонка плівка (декілька моношарів) напружена оскільки постійна решітки ненапруженого шару потрійного з'єднання InGaAs більше, ніж у GaAs (тому при зростанні виходить стиснуте шар InGaAs) і при відділенні від підкладки вона прагне розпрямитися, що створює закручує момент і призводить у результаті до згортання плівки. Для відділення біпленкі, використовується селективний (тобто для якого швидкості травлення різних речовин сильно розрізняються) рідинний травитель (водний розчин HF), який видаляє жертовний шар AlAs, не зачіпаючи інші сполуки [3]. При згортанні виходить рулон (або трубка), який може складатися з багатьох десятків витків. При використанні моношарів речовин типу GaAs / InAs (неузгодженість постійних грат досягає 7%) можна отримати напівпровідникові нанотрубки діаметром до 2 нм [3], які, на відміну від вуглецевих нанотрубок, можуть бути сформовані в певних місцях на підкладці і з заданими діаметрами за допомогою літографії. Ці вільні двошарові плівки складаються з двох атомних шарів різних матеріалів мають досконалої атомарної структурою, спочатку властивою плоскою плівці на поверхні підкладки.


2. Застосування

Метод досить гнучкий і може застосовуватися до багатьох системам. Наприклад, Si / SiGe плівки на підкладці Si теж можуть виступати в якості напруженої системи. Тут використовується інший травитель: водний розчин NH 4 OH, який труїть кремній (також використовується стоп-шар між жертовним шаром кремнію і підкладкою, який погано травить кремній сільнолегірованний бором) [4]. Si / SiGe плівки виявилися зручними для виготовлення масивів трубок (голок) з виступаючими за край підкладки краями [5]. Використовуючи плівки на основі AlGaAs / GaAs / AlGaAs / InGaAs можна сформувати квантову яму для електронів і отримати двовимірний електронний газ (ДЕГ) в шарі GaAs, при згортанні гетероструктури в трубку. Тут потрібно модифікувати технологію і використовувати спрямоване згортання напружених гетероструктур [6].


3. Дослідження

Якщо помістити ДЕГ у зовнішнє однорідне магнітне поле, то так як рух електронів поперек плівки обмежені сусідніми шарами (AlGaAs) з більшою ніж у GaAs шириною забороненої зони, то електрони рухаються тільки під дією нормальної складової магнітного поля до поверхні плівки. Таким чином виникає ефективне неоднорідне магнітне поле, яке може призвести до анізотропії магнетоопору (опір залежить від напрямку магнітного поля) [7], пов'язаної з так званим статичним скін-ефектом, що виникає завдяки неоднорідності магнітного поля [8].


Примітки

  1. Перст Том 13, вип. 15/16 (2006) - perst.isssph.kiae.ru/Inform/perst/2006/6_15_16/PersT6_15_16.pdf
  2. Prinz V. Ya. Et. al. Nanoscale engineering using controllable formation of ultra-thin cracks in heterostructures Microelectronic Engineering 30, 439 (1996) DOI : 10.1016/0167-9317 (95) 00282-0 - dx.doi.org/10.1016/0167-9317 (95) 00282-0
  3. 1 2 Prinz V. Ya. Et al., Free-standing and overgrown InGaAs / GaAs nanotubes, nanohelices and their arrays Physica E 6, 828 (2000) DOI : 10.1016/S1386-9477 (99) 00249-0 - dx.doi.org/10.1016/S1386-9477 (99) 00249-0.
  4. Zhang L. et al., Free-standing Si / SiGe micro-and nano-objects Physica E 23, 280 (2004) DOI : 10.1016/j.physe.2003.12.131 - dx.doi.org/10.1016/j.physe.2003.12.131.
  5. Golod SV et. al., Directional-rolling method for strained SiGe / Si films and its application to fabrication of hollow needles Thin Solid Films 489, 169 (2005) DOI : 10.1016/j.tsf.2005.05.013 - dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2005.05.013.
  6. Vorob'ev AB et al., Directional rolling of strained heterofilms Semicond. Sci. Technol. 17 614 (2002) DOI : 10.1088/0268-1242/17/6/319 - dx.doi.org/10.1088/0268-1242/17/6/319.
  7. Vorob'ev AB et. al. Giant asymmetry of the longitudinal magnetoresistance in high-mobility two-dimensional electron gas on a cylindrical surface Phys. Rev. B 75, 205 309 (2007) DOI : 10.1103/PhysRevB.75.205309 - dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.75.205309 Препринт - arxiv.org/ftp/cond-mat/papers/0703/0703623.pdf
  8. Chaplik A. JETP Lett. 72, 503 (2000).

Література

  • Драгунов В. П., Невідомий І. Г., Грідчін В. А. Основи наноелектроніки. - 2-ге вид. - Логос, 2006. - С. 494. - ISBN 5-09-5-98704-054-X