Effet de champ et blocage de Coulomb dans des nanostructures de silicium élaborées par microscopie à force atomique

par Irina Stefana Ionica

Thèse de doctorat en Micro-électronique

Soutenue en 2005

à Grenoble, INPG .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Cette thèse porte sur l'étude du transport électronique dans des structures de silicium dopé de faible dimensionnalité. Elle s'inscrit notamment dans le contexte de la compréhension du transport mésoscopique et de la miniaturisation des dispositifs MOS. Les nanostructures sont réalisées par oxydation localisée sous la pointe d'un microscope à force atomique (AFM), sur des substrats silicium sur isolant (SOI) ultra-minces. Cette technique a été choisie pour sa souplesse, sa résolution (10nm), l'absence d'effet de proximité. Elle permet d'obtenir des nanostructures de quelques centaines de nm2 de section. Tandis qu'à température ambiante le comportement électronique est semblable à celui d'un dispositif MOS/SOI, à basse température des oscillations de courant se superposent à l'effet de champ, pour dominer le transport en dessous de 70K. Ainsi, le transport électronique est dominé par le blocage de Coulomb, qui se traduit par des oscillations de courant, une loi d'activation en température de la conductance et des structures de type "diamant de Coulomb" dans la carte de courant en fonction des tensions de grille et de drain. Nous associons le blocage de Coulomb dans ces structures aux puits de potentiel créés par la présence de dopants à l'intérieur du nanofil. Pour les faibles dopages les nanofils se comportent comme de chaînes unidimensionnelles d'îlots en série, alors que pour les forts dopages leur comportement se modélise par des chaînes bidimensionnelles. La technique originale de nanofabrication utilisée permet la réalisation de nanostructures de test en vue d'explorer les mécanismes de conduction dans le silicium nanostructuré.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Field effect and Coulomb blocade in silicon nanostructures fabriacted by atomic force microscope


  • Résumé

    This work presents the study of the electrical transport in low dimensional highly doped silicon structures. The context of this study is the understanding of the mesoscopic transport and the size reduction of MOS devices. The nanostructures are fabricated by a local oxidation under the tip of an atomic force microscope (AFM), on ultra-thin silicon on insulator (SOI) substrates. This technique was preferred for its high flexibility, resolution (10nm), the absence of proximity effects. It allows obtaining nanostructures with cross-sections of some hundreds square nanometers. While the electrical behaviour at room temperature is similar to MOS/SOI devices, at low temperatures current oscillations are superimposed to the field effect and dominate the transport under 70K. Thus, the electrical transport is subject to Coulomb blockade, characterized by current oscillations, Coulomb diamonds shapes in the current versus drain voltage and gate voltage mapping and the simple activation law of the conductance. We associate the Coulomb blockade in these nanowires to the potential wells due to the presence of the doping atoms in the structures. A one dimensional array of islands model explains the electrical behaviour of the low doping structures, while for the high doping structures the transport is weil modelled by a two dimensional array of islands model. We have used an original method to fabricate silicon test nanostructures used to investigate the electrical transport mechanisms in low dimensional systems.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (233 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/INPG/0171
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/INPG/0171/D
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.