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Forschung |
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Einzel-Elektronen-Transistor - Michael Skender |
 With
the further down scaling of conventional MOS-technology physical
limits will be reached. Therefore there is a need for new
concepts for future nanoelectronics. One interesting effect,
which might be exploited in new nanoelectronic devices is
Coulomb blockade. The approach used in our group for the fabrication
of such nanostructures in thin films is by lithography and
etching. Here an island is realized between two electron reservoirs,
source and drain, where the island is connected to the reservoirs
by small constrictions (see fig. 1). If the width of these
constrictions is smaller than the Fermi wavelength lF of the
electrons in the reservoirs the constrictions will form a
tunneling barrier. In metals the Fermi wavelength is very
small, in case of Au, lF = 0.5 nm. The realization of constrictions
on this scale is beyond any lithographic technique. However,
the Fermi wavelength strongly depends on the carrier densitiy
and is therefore much larger in semiconductors (e.g. 20 nm
in Si at a carrier density of 1·1018 cm-3). The realization
of these dimensions in semiconductors is feasible. We have
fabricated several silicon single and multiple dot structures,
in both mono- and polycrystalline silicon on insulator (SOI)
material. In these structures we have demonstrated Coulomb
blockade effects at 4.2K.
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| Mikrosäulenarrays - Helmut Weigand, Birgit Schröppel |
 Parallel
e-beam lithography using the microcolumn concept has been
proposed by Chang et. al. [1] as one way to decrease the time
for fabrication of nanostructures for integrated circuits.
For parallel e-beam lithography miniaturization of the electron
optical system is required. Key components of such a system
are electrostatic lenses, electrostatic double deflectors
and electron detectors. Electrostatic lenses typically consist
of three electrodes, separated by insulating spacers. Therefore
the lenses need to be reduced in size and placed electrically
isolated within an array. Up to now only single column systems
have been achieved. In most systems silicon membranes are
used as electrodes of the electrostatic lenses and they are
supported by silicon as carrier material. With this technique
it appears to be difficult to realize an array of electrostatic
lenses with electrical isolation between the lenses. We propose
the use of borosilicate glass as a carrier material which
also acts as insulator and spacer. With this material it is
possible to integrate several electrically isolated electrodes,
even multipole electrodes, contact pads and interconnections
into one surface. The main process steps for one electrode-array
are as follows. The structure of one electrode-array is first
etched into a wafer with a 2.5 µm thick, highly boron doped
epitaxial layer using RIE and a Cr-mask. After stripping the
mask a borosilicate glass is connected to the epitaxial layer
by anodic bonding. Holes are drilled in the glass by mechanical
techniques before bonding. The wafer is finally etched down
to the epitaxial layer by a wet chemical etching process.
Research in this working group concentrates on:
-
Realization of multiple column array of miniaturized
electron optical systems
-
Development of a low profile detector for low energy
backscattered electrons
[1] T.H.P.Chang, D.P.Kern, L.P.Muray; J.Vac.Sci.Technol.
B 6 2743 (1992)
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| Cantileverarrays als Gas- und Biosensoren - Andreas Heeren |
 A chemical
sensor for detecting gas molecules consists of a sensitive
layer and a transducer. Analyte particles interact with the
sensitive layer of the sensor, resulting in a change of physical
properties like conductivity, capacity or mass. A mass sensitive
transducer transforms physical and chemical reactions of the
analyte with the sensitive layer into a mechanical response.
Micromechanical beams (cantilevers) are candidates as mass
sensitive transducers for future complex sensor systems. This
is due to the reduced geometrical dimensions compared to conventional
devices such as the quartz crystal microbalance (QMB) and
the possibility of integration with microelectronics. To detect
gas molecules, the cantilever is coatet with a sensitive layer
and the response to the analyte molecules is obtained by measuring
its resonant frequency shift due to the additional mass loading
by the absorption of gas molecules. In order to detect a broader
variety of gases, the cantilevers in the array have to be
coatet with different sensitive layers showing specific sensitivity
to these gases. Furthermore, an optical detection arrangement
for a simultaneous readout of the array has been established.
Measurements of the resonance behavior of differently coated
cantilevers exposed to a mixture of gases have demonstrated
that our approach is capable of detecting and analyzing the
composition of a gas mixture [1].
[1] B.H. Kim, M. Maute, F.E. Prins, D.P. Kern, M. Croitoru,
S. Raible, U. Weimar, W. Göpel Parallel Frequency Readout
of an Array of Mass-Sensitive Transducers for Sensor Applications
Microelec. Eng., 53 (2000) 229-232
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| Neue Materialien und Prozesse für die Elektronenstrahllithographie - Holger Sailer |
 Linien
aus Calixaren - Resist |
Biochemische Synthese auf metallischen Nanostrukturen - Holger Sailer |
Ziel dieses Bmbf-Projekts ist die kontrollierte Synthese
kurzer DNA-Stränge auf metallischen und halbleitenden Nanostrukturen.
Die Synthese soll durch optische Anregung spezifischer Resonanzen
der Nanostruktur mittels fs-Laserpulsen an chemisch auf diesen
Strukturen gebundenen Ausgangsmolekülen induziert und mit
nanoanalytischen Methoden charakterisiert werden. DNA ist
eine sehr stabile biologische Molekularstruktur, deren elektrische
Eigenschaft zwischen einem Leiter bis hin zu einem Halbleiter
mit großer Bandlücke variieren kann (H. W. Fink. et al., 1999,
D. Porath et al., 2000). Die Stabilität und die vermuteten
elektrischen Eigenschaften machen DNA zu einem idealen Modellsystem
zur Studie von Übergängen in Molekül/Leiter- und Molekül-/Halbleiter-Systemen.
Die Untersuchung grundlegender physikalischen Mechanismen
der Molekül/Substrat-Wechselwirkung sind bei ein wesentlicher
Aspekt dieses Projekts. Ziel ist die Optimierung der Synthese
kurzer DNA-Stränge auf den Nanostruktur-Oberflächen. Dies
geschieht insbesondere durch geeignete Wahl von Material und
Geometrie der Nanostrukturen. Die so gewonnenen Erkenntnisse
sind wichtig im Hinblick auf die sich entwickelnde DNA-Chip-Technologie
und könnten diese maßgeblich beeinflussen. Projektpartner
sind das Max-Born-Institut in Berlin sowie das EMBL in Heidelberg.
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| Spinpolarisierter Elektronen Transport in Si-Nanostrukturen - Carsten Kentsch |
Spin-Zustände in Halbleiterstrukturen haben in letzter
Zeit große Beachtung erfahren, da sie sich prinzipiell als
Quanten-Bits (qubits) in Quanten-Computern eignen. Spin-polarisierte
Elektronen finden sich in den Randzuständen zwei-dimensionaler
Elektronengase (2DEG). Sie bilden sich in hohen Magnetfeldern
(Quanten-Hall-Regime), wenn sich die Landau-Niveaus zum Rand
der Probe hin auf Grund des elektrostatischen Einschlusses
verbiegen. Hier sollen der Transport in und die Streuung zwischen
Spinzuständen in Siliziumstrukturen (Inversionsschichten,
Si-Ge Heterostrukturen) untersucht werden. Durch eine Kombination
dieser Strukturen mit Quanten-Punkt-Kontakten können verschiedene
Landau-Niveaus unterschiedlich beeinflußt werden und auf diese
Weise der Transport durch solche Zustände sowie die Streuung
von Elektronen zwischen den Kanälen detektiert werden. Ähnliche
Experimente wurden bisher nur in GaAs durchgeführt und es
wurde eine starke Streuung der Elektronen durch die Wechselwirkung
mit dem Kerndrehimpuls von sowohl Ga als auch As beobachtet.
Da das Hauptisotop von Si keinen Kerndrehimpuls besitzt, ist
zu erwarten, dass die Wechselwirkung mit dem Grundmaterial
viel geringer ausfällt, andererseits aber die Wechselwirkung
mit gezielten Verunreinigungen eine Rolle spielen könnte.
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| Nano Pinzetten - Marius Blideran |
| kein Text |
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