Техника - молодёжи 2008-09, страница 13

www.tm_-magazin.ru _

Чуть больше, чем нано, но очень перспективно

Устройства на основе нитрида галлия (GaN) уже нашли своё применение в оптоэлек-тронике. В частности, речь идёт о голубом лазере (blue laser), использующемся в оптических устройствах хранения информации нового поколения -HD DVD и BluRay. Нитридные светодиоды пока используются не столь широко, однако прогресс не стоит на месте.

В работе Photonic crystal light-emitting diodes fabricated by microsphere lithography предложена технология, позволяющая в два раза увеличить интенсивность диодного излучения. Такое улучшение достигнуто благодаря формированию двумерного фотонного кристалла на поверхности GaN-светодиодэ методом микросферной литографии.

В качестве литографической маски использовался монослой микросфер Si0₂ (диаметр 500 нм) с гексагональным упорядочением, полученный методом центрифугирования. Дальнейшее травление индуктивно-связан-ной плазмой проводилось с использованием газовой смеси

; сверху на монослои Si0₂na GaN подложке (вверху) и та же подложка после травления и удаления микросфер (внизу)

С1₂ и ВС1₃. Выбор состава Схематичное изображение полученного объясняется его селективно-

светодиода (а) и сканирующая электронная микроскопия реального устройства (Ь)

стью по отношению к GaN и Si0₂, которая составляет 1:4, соответственно. Благодаря своей инертности, сферы из оксида кремния задерживают поток плазмы, и травление происходит преимущественно между ними. После удаления остатков Si0₂ удаётся получить рельефную поверхность с упорядоченными дельтавидными отверстиями. Таким образом, предложенный метод позволяет

варьировать глубину травления, а также размер отверстий и расстояние между ними благодаря использованию наносфер различного состава и диаметра.

Микродиод с новой структурой на основе GaN имеет размеры 500x200 мкм и излучающую поверхность 150x150 мкм. Интенсив-

380 400 420 440 460 4В0 500 520 Длина волны, нм

Интенсивность люминесценции с использо- ^ность люминесценции ново-ванием фотонного кристалла ^го устройства в 1,8 раза

в несколько раз выше, чем без него выше, чем для аналогичного, но изготовленного без использования фотонного кристалла. Также следует отметить, что интенсивность люминесценции практически линейно возрастает при увеличении пропускаемого через структуру тока.

Можно надеяться, что этот простой, дешёвый и эффективный метод производства микродиодов в скором времени получит промышленное применение.

Нанобит для троичной арифметики

ill

У

Я

Рис.1. Нанопровод со структурой ядро/оболочка. Стрелкой указана граница раздела

Нанопровода на основе халь-когенидных стёкол имеют способность при пропускании импульсов тока переходить в кристаллическое состояние и обратно. Фазовый переход вызывает существенное изменение электрических и оптических свойств материала, что может быть использовано как физическая основа работы цифровых запоминающих устройств (ЗУ).

Геометрия нанопровода позволяет сделать размер

I.;

ЗеТе/ /

Lic,Sb, 1с.

/

Напряжение (В)

Рис.2. Зависимости тока от напряжения для нанопро-водов из одного материала. Пустые квадратики и треугольнички соответствуют кристаллическим проводам, закрашенные - первоначально аморфизованным

бита информации довольно маленьким и, следовательно, повысить плотность записи.

Как правило, говорят о бинарных ЗУ, в которых нулю и единице соответствуют состояния материала с высоким и низким сопротивлением. Однако если задействовать также и промежуточные состояния, возможности устройства существенно возрастут. Понятно, что воспроизводимо создавать промежуточные состояния в простой однокомпо-нентной системе практически невозможно.

Исследователи из Университета Пенсильвании предложили следующее решение проблемы. Они изготовили нанопровода со структурой ядро/оболочка (рис. 1) из материалов, обладающих несколько различными электрическими и термическими свойствами: Ge₂Sb₂Te_Cj и GeTe. Нанопровода были выращены методом осаждения из паровой фазы по механизму ПЖК (пар-жидкость-кристалл). Диаметр проводов составил 100-200 нм, толщина оболочки - около 50 нм.

На рис. 2 приведены электрические характеристики нано-проводов, состоящих из одного компонента. В кристаллическом состоянии зависимости тока от напряжения близки к линейным, в то время как в аморфном состоянии сопротивление сначала велико, а потом скачком меняется при некотором напряжении, что связано с кристаллизацией проводов. Видно, что пороговые значения напряжения различны для двух изучаемых материалов. Для аморфизации нанопроводов требуются короткие импульсы тока сравнительно большой амплитуды, а для кристаллизации - наоборот. Соотношения между этими величинами для двух материалов различны, что приводит к желаемому эффекту в композитных проводах.

Зависимость тока от напряжения для двухкомпонентных кристаллических нанопроводов линейна, однако после аморфизации на ней отчетливо проявляются два излома (рис. 3). Таким образом, формируются три состояния: 2-4 кОм («0»), 10-30 кОм («1») и более 1 МОм («2»), Вот и получается наноячейка троичной памяти.

Рис.3. Зависимости тока от напряжения для композитных нанопроводов: кристаллических (синяя), аморфных (черная) и частично аморфизованных (красная)

Источники: www.rusnano.com,nanodigest.ru, www.experf.ru,old.homepc.ru, www.nanojournal.ru, Nanotechnology, ACS Publications