Knop, Michael H.:
ISBN 9783899597288

Ballistische Gleichrichtung in asymmetrischen elektronischen Wellenleiterkreuzen. Beiträge zur Nanoelektronik Bd. 7 # Pb., 182 S., 59 Abb., 8 Tab.

SCHLAGWORTE:
Nanoelektronik
Halbleiternanostrukturen
Quantendrähte
Gleichrichtung, ballistische
Nanolithographie

Durch laterale Nanostrukturierung des Elektronenkanals einer modulationsdotierten AlGaAs/GaAs-Heterofeldeffektstruktur werden eindimensionale Elektronensysteme - so genannte elektronische Wellenleiter - erzeugt. Die hohe Elektronenbeweglichkeit in derartigen Systemen geht einher mit einer großen mittleren freien Weglänge der Elektronen. Unterschreiten die Abmessungen miniaturisierter Bauelemente diese Länge, können neue Bauelementfunktionalitäten realisiert werden, welche ausschließlich auf der ballistischen, das heißt stoßfreien und geradlinigen Bewegung der Elektronen beruhen. Zukünftigen elektronischen Bauelementen auf dieser Grundlage werden herausragende Leistungsmerkmale vorausgesagt, wie ein schnelles Ansprechverhalten und Grenzfrequenzen im Terahertzbereich. In der vorliegenden Arbeit wird erstmalig ein Zweiweggleichrichter basierend auf einer asymmetrischen Wellenleiterverzweigung vorgestellt, dessen nichtlineare Transferkennlinie ausschließlich durch trägheitsballistische Aufladung stromloser Kontakte erzeugt wird. Die Abhängigkeit der Transferkennlinie von verschiedenen externen Parametern, wie beispielsweise der Betriebstemperatur, einem senkrechten Magnetfeld und einer gezielten Variation der Geometrie des Gleichrichters, wird analysiert. Darüber hinaus wird eine Steigerung der Effizienz des Gleichrichters durch Kaskadierung einzelner Gleichrichterstufen nachgewiesen.
Für die Herstellung der nanoskaligen Heterofeldeffektstrukturen wird ein Verfahren verwendet, welches die Vorzüge hochauflösender Elektronenstrahllithographie und konventioneller Photolithographie kombiniert. Die Optimierung der Lithographie mit niederenergetischen Elektronen unter Verwendung des Negativlacks Calixaren und anschließendem nasschemischen Ätzen ermöglicht minimale Strukturabmessungen von etwa 25 nm.

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