非对称库仑岛串联结构的硅基单电子器件的研究

在室温条件下工作的单电子器件中，库仑岛的尺寸已经达到了目前平面纳米技术的制作精度极限，库仑岛的尺寸和数量的差异使得器件性能几乎难以具有一致性和稳定性。本项目提出了利用电子束曝光、感应耦合等离子体刻蚀和湿法腐蚀技术，制作出具有非对称库仑岛串联结构的硅基单电子器件，主要包括一种双量子点接触结构的硅基单电子器件和一种围栅控制的硅基单电子晶体管。单个电子渡越两个或三个串联的不同尺寸的库仑岛，其中小的库仑岛尺寸满足室温工作要求，大得库仑岛具有缓存电荷作用，使器件室温工作性能不单纯依赖于小的库仑岛。由于不同尺寸的库仑岛具有不同的能级分布，所以渡越电子的能量一方面要求与进入库仑岛的能级相匹配，另一方面要求相邻库仑岛间的临近能级一致。这些条件使得热电子或环境噪声对器件性能的影响受到抑制，有效克服器件性能的不一致性和不稳定性。