納米開關(guān)三維裝配及測(cè)試的研究.pdf

1、納米技術(shù)的不斷發(fā)展促使納米電子器件從當(dāng)初的原理和原型研究逐漸走向成熟,并逐漸開始應(yīng)用在于生物、醫(yī)學(xué)、電子和信息等領(lǐng)域。然而直到目前為止,仍然沒有有效的方法實(shí)現(xiàn)納米電子器件的精密操作與裝配。為了解決這一難題,本課題采用雙探針納米鑷子對(duì)典型納米電子器件—納米開關(guān)進(jìn)行三維納米操作與裝配。這種制造方式結(jié)合了“自上而下”與“自下而上”兩種微納加工技術(shù),實(shí)現(xiàn)納米開關(guān)的制造,為納米電子器件的制造提供了一種新的方法。本文以實(shí)現(xiàn)納米開關(guān)制造為目的,在微電

2、極的設(shè)計(jì),納米開關(guān)的三維裝配以及性能測(cè)試與分析三個(gè)方面展開了研究。
　　首先,分析了納米線與微電極表面的感應(yīng)電荷分布,在此基礎(chǔ)上,針對(duì)兩種不同結(jié)構(gòu)的納米開關(guān),建模計(jì)算了納米線與微電極之間的靜電力。同時(shí),為了保證納米開關(guān)的開關(guān)特性,對(duì)影響納米開關(guān)性能的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了分析。由此,擬定了最終的設(shè)計(jì)方案,并制定了微電極的制造工藝流程。
　　然后,對(duì)納米線操作過程中接觸界面的交互作用機(jī)理進(jìn)行了分析,并計(jì)算出了納米鑷子與納米線間的交互作

3、用力。在此基礎(chǔ)上,研究了基于原子力顯微鏡高精度力檢測(cè)和掃描成像的雙探針納米級(jí)對(duì)準(zhǔn)的方法,以及基于實(shí)時(shí)力反饋的三維操作和裝配策略,實(shí)現(xiàn)了納米線在微電極上的精密定位和操作,完成了納米開關(guān)的三維裝配。
　　最后,采用雙探針對(duì)納米開關(guān)的伏安特性進(jìn)行了測(cè)試。根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析了納米線的等效剛度、諧振頻率、納米開關(guān)的開啟電壓以及功耗等關(guān)鍵性能指標(biāo)。測(cè)試與分析的結(jié)果表明,納米開關(guān)具有功耗低、響應(yīng)快以及泄露電流小等突出的優(yōu)點(diǎn),有望成為未來CMOS器