Формування нанорозмірних структур для квантових приладів обчислювальної техніки
Досліджені процеси іонізації та осадження металів і напівпровідників на площинну підкладку в області мікровістря скануючого тунельного літографа, зроблені оцінки продуктивності методу формування наноструктур для квантових елементів обчислювальної техніки....
Gespeichert in:
| Datum: | 2003 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2003
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6390 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Формування нанорозмірних структур для квантових приладів обчислювальної техніки / А.І. Золот, О.М. Клочко // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2003. — № 2. — С. 126-129. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-6390 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Золот, А.І. Клочко, О.М. 2010-03-02T10:13:21Z 2010-03-02T10:13:21Z 2003 Формування нанорозмірних структур для квантових приладів обчислювальної техніки / А.І. Золот, О.М. Клочко // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2003. — № 2. — С. 126-129. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 1817-9908 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6390 621.382 Досліджені процеси іонізації та осадження металів і напівпровідників на площинну підкладку в області мікровістря скануючого тунельного літографа, зроблені оцінки продуктивності методу формування наноструктур для квантових елементів обчислювальної техніки. uk Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Формування нанорозмірних структур для квантових приладів обчислювальної техніки Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Формування нанорозмірних структур для квантових приладів обчислювальної техніки |
| spellingShingle |
Формування нанорозмірних структур для квантових приладів обчислювальної техніки Золот, А.І. Клочко, О.М. |
| title_short |
Формування нанорозмірних структур для квантових приладів обчислювальної техніки |
| title_full |
Формування нанорозмірних структур для квантових приладів обчислювальної техніки |
| title_fullStr |
Формування нанорозмірних структур для квантових приладів обчислювальної техніки |
| title_full_unstemmed |
Формування нанорозмірних структур для квантових приладів обчислювальної техніки |
| title_sort |
формування нанорозмірних структур для квантових приладів обчислювальної техніки |
| author |
Золот, А.І. Клочко, О.М. |
| author_facet |
Золот, А.І. Клочко, О.М. |
| publishDate |
2003 |
| language |
Ukrainian |
| publisher |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| format |
Article |
| description |
Досліджені процеси іонізації та осадження металів і напівпровідників на площинну підкладку в області мікровістря скануючого тунельного літографа, зроблені оцінки продуктивності методу формування наноструктур для квантових елементів обчислювальної техніки.
|
| issn |
1817-9908 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6390 |
| citation_txt |
Формування нанорозмірних структур для квантових приладів обчислювальної техніки / А.І. Золот, О.М. Клочко // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2003. — № 2. — С. 126-129. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT zolotaí formuvannânanorozmírnihstrukturdlâkvantovihpriladívobčislûvalʹnoítehníki AT kločkoom formuvannânanorozmírnihstrukturdlâkvantovihpriladívobčislûvalʹnoítehníki |
| first_indexed |
2025-11-25T22:42:24Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:42:24Z |
| _version_ |
1850572056972754944 |
| fulltext |
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2003, №2 126
Досліджені процеси іонізації та
осадження металів і напівпрові-
дників на площинну підкладку в
області мікровістря скануючого
тунельного літографа, зроблені
оцінки продуктивності методу
формування наноструктур для
квантових елементів обчислюва-
льної техніки.
А.І. Золот, О.М. Клочко,
2003
ÓÄÊ 621.382
À.². ÇÎËÎÒ, Î.Ì. ÊËÎ×ÊÎ
ÔÎÐÌÓÂÀÍÍß ÍÀÍÎÐÎÇ̲ÐÍÈÕ
ÑÒÐÓÊÒÓÐ ÄËß ÊÂÀÍÒÎÂÈÕ
ÏÐÈËÀIJ ÎÁ×ÈÑËÞÂÀËÜÍί
ÒÅÕͲÊÈ
Кількість робіт в галузі квантової теорії
інформації та квантових обчислювань прий-
має за останній час лавинного характеру, з'я-
вляються й експериментальні роботи. Це в
свою чергу сприяє узагальненню та більш
глибокому сприйняттю основ самої кванто-
вої теорії та її зв'язків з квантовою теорією
інформації.
Квантові методи виконання обчислюваль-
них операцій з кватовими елементами
(квабітами, або quantum bits), а також пере-
дачі та обробки інформації, вже починають
втілюватись в реально функціонуючих ек-
спериментальних приладах, що стимулює
зусилля по розробці та побудові квантових
процесорів − нового напрямку в галузі об-
числювальної техніки [1,2].
Багатьох проблем при формуванні нано-
розмірних та молекулярних структур, вико-
ристовуємих для розробки і конструювання
елементів квантових процесорів, а саме: ва-
ризонних структур з нанорозмірними крап-
ками та нитками, фотонних кристалів ін-
тегрованих в єдину матрицю, оптоеле-
ктронних та електронно-оптичних перетво-
рювачів та інших, можуть бути вирішені при
застосуванні такого технологічного інстру-
менту, як скануючий тунельний літограф
(СТЛ). Суттю такого технологічного методу
є те, що для формування наноструктур в
сфері мікровістря СТЛ у робочий об'єм ка-
мери з газом-носієм воднєм подається хлор-
або фтористовмісткісні гази SiCl4, SiF4, WCl6
[3,4] з метою їх іонізації та подальшого
осадження на напівпровідникову підклад-
ФОРМУВАННЯ НАНОРОЗМІРНИХ СТРУКТУР ДЛЯ КВАНТОВІХ ПРИЛАДІВ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ...
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2003, №2 127
ку в сильному електричному полі. При цьому іонізація електричним полем не
поділяє молекули на складові частини. Ця обставина дозволяє забезпечити
стійку роботу вістря без його хімічного руйнування активними газами, а також
відвід газових продуктів реакції системою вакуумної відкачки. На рисунку
схематично показаний механізм руху матеріалу на підкладку біля вістря та
продуктів реакції (HCl, HF). Біля робочої частини вістря можливо виділити, з
точки зору напруженості електричного поля, три основних характерних зони.
Перша зона найближча до вістря (одиниці ангстрем) характеризується
іонізацією молекул робочого газу, у даному випадку, гексахлориду вольфрама
WCl6. Друга характерна зона розташована на відстані приблизно 10ro (ro-
радіус вершини вістря) від вістря. В цій зоні відбувається захват електричним
полем нейтральних молекул робочого газу та їх поляризація. Далі за другою зо-
ною розташована третя зона з відносно слабим електричним полем, де відбу-
вається хаотичний рух нейтральних молекул. Безпосередньо біля вістря, у
першій зоні , коли напруженість електричного поля дорівнює значенню іонізації
молекули (E=10 В/нм) [3], електрони за рахунок ефекту тунелювання відрива-
ються від нейтральної поляризованої частки, в результаті чого з'являється пози-
тивний іон:
WCl6 WCl6
++ + 2e. (1)
РИСУНОК
А.І. ЗОЛОТ, О.М. КЛОЧКО
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2003, №2 128
Після закінчення процесу іонізації потужне електричне поле швидко розді-
ляє електрони та іони. Позитивні іони зосереджуються на підкладці, яка має
мінусовий потенціал, а електрони спрямовуються до аноду. Температура напів-
провідникової підкладки утримується в межах 300-400 0С, що необхідно для
забезпечення високої адгезії та умов гетероепітаксії наносимого матері-алу.
Іони досягнув гарячої підкладки вступають в хімічну реакцію:
WCl6
++ + 2e + 3H2 W + 6HCl ↑ . (2)
Із зони нанесення вольфраму НСІ виводиться системою відкачки. Темпера-
тура підкладки може змінюватись, однак повинна бути нижче температури
взаємодії нейтральних молекул WCl6 з воднем.
Якщо забезпечити вістрю рух в вертикальному та горизонтальному на-
прямках відносно підкладки, тобто застосувати сканування, можна сформувати
островки монокристалічного W, Si або WxSiy [3] необхідної форми та
розмірів (від десятків Å до сотен нанометрів) з подальшим формуванням актив-
них областей квантових елементів з гранично малою геометрією.
Теоретично вираз для середнього часу існування свободних малих молекул
у електричному полі з напруженістю Е має вигляд [3]:
t = 10-16 *exp ( 0,68 Fi
3/2/ E), (3)
де Fi – енергія іонізації.
Час існування або іонізації молекул t необхідно вираховувати з метою по-
шуку продуктивності P, котра може бути також знайдена експериментально і
має вираз:
Р = f (Ng,no,t), (4)
де Ng – концентрація молекул газу на межі поділу І-ї та ІІ-ї зони;
no = 1015 1/cм2 – кількість атомів осадженого матеріалу в одному монослої пло-
щею 1 см2.
Час формування металевого острівка при нерухомому вістрі, відомій тов-
щині та періоді кристалевої гратки у напрямку Х:
T = h /аР, (5)
де а – період кристалевої гратки у напрямку Х; h – товщина шару.
Коли треба нанести лінію напівпровідника або металу, або іншу фігуру, не-
обхідно знайти швидкість руху вістря Vd в напрямку поверхні підкладки. Для
цього необхідно знати продуктивність системи Р, товщину шару та геометричні
розміри робочої області вістря
Vd = 2ro/t = 2kroaP/h, (6)
ФОРМУВАННЯ НАНОРОЗМІРНИХ СТРУКТУР ДЛЯ КВАНТОВІХ ПРИЛАДІВ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ...
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2003, №2 129
де k = В/ro – коефіцієнт форми п’ятна, відображаючий залежність радіуса
п’ятна В від радіуса вістря ro.
Таким чином, продуктивність системи Р залежить безпосередньо від напру-
женості електричного поля Е, від часу іонізації молекул t, а також від концен-
трації газу в робочій камері. Відповідно наведеній інформації, суттєвим обме-
женням у збільшенні продуктивності системи є кінцева величина t. Крім цього,
як видно на рисунку, молекула газу, потрапляючи в зону ІІ, спрямовується до
вістря, а потім, тільки після іонізації, рухається до підкладки, таким чином за-
кінчує складний та довгий маршрут, що суттєво обмежує продуктивність всього
технологічного процесу. Підвищення значення E за рахунок зменшення радіуса
скруглення вістря ro до декількох ангстрем дало б можливість збільшити проду-
ктивність процесу, але технологія формування вістрів обмежує цю можливість.
Висновки. Запропонований метод газофазного осадження металевих та на-
півпровідникових шарів у потужному електричному полі біля мікровістря на
площинну підкладку дає можливість отримувати елементи та наноструктури з
розмірами в одиниці нанометрів.
Продуктивність технологічного процесу залежить від величини напружено-
сті електричного поля, часу іонізації нейтральних молекул робочого газу та його
концентрації біля вістря.
1. Від гетеролазера до квантового комп’ютера / О.В. Палагін, В.І. Осінський, А.І. Золото-
пуп та ін. // Комп’ютери у Європі. Минуле, сучасне та майбутнє: Пр. міжнар.симп., К.:
5-9 жовтня, 1998. – С. 437 - 451.
2. Валиев К.А., Кокин А.А. Квантовые компьютеры: надежды и реальность. – 2001.– 352 с.
3. Броудай И., Мерей Дж. Физические основы микротехнологии. – М.: Наука, 1985. –
496 с.
4. Васько А.Г., Ковач С.К. Электрохимия тугоплавких металлов. – Киев: Техніка, 1983. –
160 с.
Одержано 01. 07. 2002
|