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超高速光电导开关微纳加工方法的研究

作　者: 张超艳
导　师: 刘庆纲
学　校: 天津大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 光电导开关超薄钛膜 AFM阳极氧化隧道结
分类号: TN29
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 73次
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内容摘要

纳米技术发展的最终的目的是加工出特定功能的纳米器件。本文结合光刻工艺、磁控溅射技术和AFM阳极氧化方法加工了超高速光电导开关和隧道结结构,并对它们进行了系统的研究和分析,主要研究内容如下:1.从理论和实验两方面分析AFM阳极氧化加工的影响因素,得到在8V直流偏压下,扫描速度为0.1μm/s,相对湿度为30%～50%时氧化线的连续性、均匀性、纵向特性比较好,并通过加工点阵列和线阵列得到此条件下氧化加工的重复性都小于1%,还通过理论计算验证了选择扫描速度为0.1μm/s正确性;2.在理论上,提出了一种超快线性光电导开关等效电路模型,并根据该模型,利用MATLAB模拟了光电导开关的时域和频域输出特性,发现了一种特殊现象,并进行了解释,得到光电导开关的输出最大半宽在10fs左右,频带宽度为5.5THZ,论证了利用线性超高速光电导开关产生THz辐射的可能性,分析了不同间隙宽度对频带宽度的影响;3.开展了新型光电导开关的结构设计和加工的研究,设计并制作了形成光电导开关传输线和电极结构的三块光刻版;采用低温生长的GaAs材料作为超高速光电导开关的衬底,选择共面带状线结构作为光电导开关的传输线,利用AFM阳极氧化加工方法在超薄钛膜上加工的氧化钛线作为超高速光电导开关的功能结构,从而设计了新型的光电导开关的整体结构;4.利用AFM针尖诱导阳极氧化加工纳米级Ti膜,形成针尖-氧化物-半导体MOS隧道结和Ti-TiOx-Ti MIM隧道结,并对他们进行了理论和实验的研究,同时还研究了双隧道结、三隧道结多次隧穿现象。

全文目录

中文摘要  2-3
英文摘要  3-6
第一章绪论  6-14
  1.1 纳米加工技术  6-8
  1.2 光电导开关的发展和研究现状  8-12
  1.3 本文的主要研究工作  12-14
第二章 AFM阳极氧化加工的研究  14-31
  2.1 针尖诱导阳极氧化加工的发展现状  14-15
  2.2 AFM针尖诱导阳极氧化加工的机理  15-16
  2.3 基于原子力显微镜阳极氧化的加工系统  16-19
  2.4 AFM阳极氧化加工影响因素的研究  19-26
  2.5 AFM阳极氧化结果的分析  26-31
第三章超高速线性光电导开关理论研究  31-44
  3.1 光电导开关的基本原理  31
  3.2 光电导开关的工作模式  31-33
  3.3 光电导开关衬底材料的选择  33-34
  3.4 光电导开关的基本结构  34-35
  3.5 超高速光电导开关的传输线  35-36
  3.6 超高速线性光电导开关输出特性的理论计算  36-41
  3.7 超快线性光电导开关的频谱分析  41-44
第四章超高速光电导开关的设计和特性测试  44-53
  4.1 光电导开关的设计版图  44-45
  4.2 光电导开关的加工流程  45-50
  4.3 超光导开光基本特性的性能测试  50-53
第五章隧道结隧穿现象的研究  53-63
  5.1 隧道结的发展  53-54
  5.2 隧道结的基本工作原理  54-59
  5.3 针尖与样品形成的隧道结  59-60
  5.4 MIM隧道结的研究  60-63
第六章结论和展望  63-65
参考文献  65-72
硕士期间发表论文和科研情况  72-73
致谢  73

超高速光电导开关微纳加工方法的研究

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