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1、量子线器件电致性能模拟研究熊金柱曹玉瑞2,郭志超彳(1.河南大学物理与电子学院河南开封475001；2.河南省鹤壁职业技术学院；3.北京工业大学材料学院)摘要:用硅基舘钛夹层AAO多孔模板-溶胶凝胶法成功地制备出有序的TiO2纳米线阵列；并用SynopsysTCAD微电了器件仿真软件SenTaurusDevice模块，模拟分析了单根纳米线的电致物理性能，重点研究纳米线的直径和长度与电导和电压的关系。关键词：硅基AA0模板，TiCh纳米线，SynopsysTCAD软件中图法分类号：文献标识码：文章编号Thep
2、ropertiesofquantumwiredevicesimulationstudyXiongJin-Zhu1,CaoYu-Rui2,GuoZhi-Chao3(1,HenanUniversityPhysicsandElectronCollege,KaifengHenan475001；2,HeBlVocationalandTechnicalCollegeHebiHeNan;3,CollegeofMaterialsScienceandEngineering,BeijingUniversityoflechnolo
3、gy,Beijing100124,China)Abstract:TiO2nanometerwiresarrayhavebeenpreparedbysol-gelatinmeansinSandwichplatinumtitaniumsilicon-basedporousAAOtemplate.BySenTaurusDeviceoftheSynopsysTCADsoftware,therelationsofconductance,electriccurrentwithdiameterandlengthhavebe
4、ensimulatedandanalyzedrespectively.Keywords:AAOfilmofsiliconbase,TiC)2nanometerwires,SynopsysTCADsoftwareTiCh是一•种弱n型的氧化物半导体材料，禁带宽度为3.0〜3.2eV,纳米TiO2材料乂有许多独特的性能。然而，基于低维半导体量子材料的微结构的固态纳米辭件还处于试验阶段"⑵，器件物理特性模拟工具是器件研究的一个重要手段。新一代器件物理特性仿真工具SynopsysTCAD是当前业界标准器件的器件物理特
5、性仿真工具。SynopsysTCAD内嵌一维、二维及三维器件物理特性模型，通过数值求解一维、二维、三维泊松方程、连续性方程及输运方程，对准确地预期器件经特定的工艺制程所达到的内部结构参数及有源条件卞的众多电学参数和电学特性⑶本文用文献【4,5］的方法制备了TiCh虽了线阵列材料，并用物理特性仿真模块SenTaurusDevice研究了量子线的电致性能。1.用溶胶凝胶法在AAO模板制备TiO2量子线用P型V100A硅片作为基片，经过标准清洗，再用1%的氮氟酸除去硅片表而的氧化物。在硅片背而：溅射蒸镀厚度约为：1
6、50—200nm的99.999%的铝膜。在硅片正面：先溅射蒸镀厚为30-50nm的钠膜；再在钳膜上面溅射蒸镀厚5-8nm的钛膜；最后在钛膜上面溅射蒸镀厚150-200nm的铝膜；在400°C条件下真空退火60mino用两次阳极氧化法制备硅基钳钛夹层AA0多孔模板°。将2nd钛酸四丁酯加入25ml无水乙醇中，在冰水浴中磁力搅拌，然后缓慢滴加25ml无水乙醇、0.5ml水和1.5ml冰醋酸的混合溶液，得到淡黄色透明TiOz溶液。将AA0膜立即浸入该溶胶-凝胶屮数分钟示取出，或者直接取出少量溶胶-凝胶点在AA0膜上
7、用滤纸出去多余溶液，在空气小干燥30min,再在控温电阻炉屮以100°C/h的速率升温至400°C恒温6h,以50°C/h的速率降至室温，即得到TiO?纳米线阵列。400°C处理凝胶粉得钙钛矿相，同时伴有碳酸盐成分出现，1000°C后可获得纯相⑸。结果如图1：图1.利用模板制备的TiO2量子线的沉积图Fig.1ThedepositionofTiO2semiconductorquantumwiresintheholeofAAOtemplates2.单根量子线的物理模型在图1上面做上电极就成了量子线阵列器件单元，
8、我们取单根最子线在电场屮的模型为研究对象，如图2所示。单根量子线夹在两个电极之间，量子线与电极之间是欧姆接触。只要研究单根量子线的性能则整个阵列的性能可知。图2.单根量子线模型Fig.2Singlequantumwiremodel2.1单根量子线电致性能模拟2.1.1量子线宽度一定时的特性工作电压为50mv,直径为40nm,在常温300K,材料为TiO?的量子线的电导与外场关系图3；电流与外场关系图
