Integrēti nanoelektromehāniski slēdži darbam istabas un kriogēnās temperatūrās

Abstract

Pieprasījums pēc energoefektīvām ierīcēm ir veicinājis interesi par elektroniskā tranzistora alternatīvām, piemēram, nanoelektromehāniskajiem (NEM) slēdžiem. Šiem slēdžiem ir niecīga noplūdes strāva, jo to komponentes ir atdalītas viena no otras. Tomēr ar augšupejošo metodi sintezētu 1D nanostruktūru (NS) īpašību izkliede apgrūtina to integrēšanu slēdžos. Šajā darbā tiek pētītas CuO, Bi2Se3 un Ge NS kā NEM slēdžu elementi. Izveidotie slēdži atkārtojami darbojas gan istabas, gan 2 K temperatūrā, izpildot loģikas un atmiņas funkciju ar minimālo ieslēgšanas spriegumu 4,5 V un ieslēgta/izslēgta stāvokļa strāvas attiecību 103. Parādīts jauns slēdžu darbības kontroles veids, mērot strāvu, kas plūst caur NS deformācijas laikā. Darba rezultāti sniedz ieguldījumu atmiņas, loģikas un sensoru ierīču attīstībā.

The demand for low-power portable devices has spurred interest in alternatives to the electronic transistor, such as nanoelectromechanical (NEM) switches, which have negligible leakage current due to the physical separation of components. However, the variability in properties of bottom-up grown 1D nanostructures (NS) complicates their integration into NEM switches. This Thesis explores CuO, Bi2Se3, and Ge NS as active elements in NEM switches. The fabricated switches demonstrate repeatable operation from room temperature down to 2 K, implementing both logic and memory functions with a minimum switch-ON voltage of 4.5 V and an ON/OFF current ratio of 103. A novel operation control is shown, based on measuring the current that flows through the NS during deformation. The results open avenues for advanced memory, logic and sensor devices.