纳米器件

随着纳米技术日新月异的发展，研究已深入到原子挨原子的分子级，构造具有全新特性的新结构。特别地，纳米电子领域的发展十分迅速，其潜在影响涉及非常宽的行业领域。目前的纳米电子研究的内容主要是如何开发利用碳纳米管、半导体纳米线、分子有机电子和单电子器件。不过，由于多方面的原因，这些微小器件无法采用标准的测试技术进行测试。其中一个主要原因在于这类器件的物理尺寸。某些新型“超CMOS”器件的纳米级尺寸很小，很容易受到测量过程使用的甚至很小电流的损坏。此外，传统直流测试技术也不总是能够揭示器件实际工作的情况。脉冲式电测试是一种能够减少器件总能耗的测量技术。它通过减少焦耳热效应（例如I2R和V2/R），避免对小型纳米器件可能造成的损坏。脉冲测试采用足够高的电源对待测器件（DUT）施加间隔很短的脉冲，产生高品质的可测信号，然后去掉信号源。通过脉冲测试，工程技术人员可以获得更多的器件信息，更准确地分析和掌握器件的行为特征。例如，利用脉冲测试技术可以对纳米器件进行瞬态测试，确定其转移函数，从而分析待测材料的特征。脉冲测试测量对于具有恒温限制的器件也是必需的，例如SOI器件、FinFET和纳米器件，可以避免自热效应，防止自热效应掩盖研究人员所关心的响应特征。器件工程师还可以利用脉冲测试技术分析电荷俘获效应。在晶体管开启后电荷俘获效应会降低漏极电流。随着电荷逐渐被俘获到栅介质中，晶体管的阈值电压由于栅电容内建电压的升高而增大；从而漏极电流就降低了。脉冲测试有两种不同的类型：加电压脉冲和加电流脉冲。电压脉冲测试产生的脉冲宽度比电流脉冲测试窄得多。这一特性使得电压脉冲测试更适合于热传输实验，其中我们所关心的时间窗口只有几百纳秒。通过高精度的幅值和可编程的上升与下降时间能够控制纳米器件上的能耗大小。电压脉冲测试可用于可靠性测试中的瞬态分析、电荷俘获和交流应力测试，也可用于产生时钟信号，模拟重复控制线，例如存储器读写周期。电流脉冲测试与电压脉冲测试非常相似。其中，将指定的电流脉冲加载到DUT上，然后电子测量器件两端产生的电压。电流脉冲测试常用于测量较低的电阻，或者获取器件的I-V特征曲线，而不会使DUT产生大量的能耗，避免对纳米器件的损害或破坏。电压和电流脉冲测试都有很多优点，但是它们的缺点却不尽相同。例如，超短电压脉冲的速度特征分析属于射频（RF）的范畴，因此如果测试系统没有针对高带宽进行优化，那么测量过程中很容易产生误差。其中主要有三种误差来源：由于线缆和连接器造成的信号损耗、由于器件寄生效应造成的损耗以及接触电阻。电流脉冲测试的主要问题是上升时间较慢，可能长达几百纳秒。这主要受限于实验配置中的电感和电容。

2005年度国家自然科学基金委员会专项“纳米科技平台上纳米材料和器件的若干基础研究”研究课题申请指南 一、总体目标本专项的设立旨在充分利用国家纳米科技平台，实现数据和研究设备的共享；强化国家自然科学基金委员会（以下简称自然科学基金会）“纳米科技基础研究”重大研究计划整体布局的集成，推动学科交叉和合作研究；促进纳米科技的稳定健康发展，提升我国在纳米材料和纳米器件基础研究领域的国际竞争能力。本专项的依托单位是国家纳米科学中心。 二、基本原则本专项将根据自然科学基金会“纳米科技基础研究”重大研究计划申请指南以及其他与纳米科技密切相关的研究课题的总体要求，充分利用国家纳米科学中心各协作实验室相关仪器设备，在纳米科学与技术的关键研究领域开展原创性基础研究。 三、研究领域 1、纳米尺度的相关检测和表征 （1）纳米材料的表面物理化学过程和自组装方法研究 （2）纳米尺度内物理、化学性质的检测和表征 （3）分子纳米结构和单分子检测 2、纳米结构、纳米器件的设计和应用探索 （1） 准一维纳米材料的基本理论和工艺技术研究 （2） 基于新原理的纳米电子器件和纳米光子器件 （3） 纳米材料及器件的设计和数学建模 3、纳米生物和医学器件研究 （1） 用于疾病早期诊断和治疗的纳米材料及相关器件技术 （2） 探索靶向治疗的纳米药物及其载体的定向输送和缓释体系 （3） 单分子和单细胞的探测、表征和传感技术 四、申请本专项研究课题注意事项 1、申请人资格本专项各研究课题申请人必须符合自然科学基金会面上项目申请者资格，承担过或正承担着自然科学基金会“纳米科技基础研究”重大研究计划资助项目以及基金会与纳米科技密切相关的项目。研究课题申请不受自然科学基金会基金申请限项规定的制约。 2、申请者可根据拟解决的具体科学问题，自由确定项目名称、研究目标、研究内容、技术路线。每个课题资助金额原则上不超过10万元，执行期限为2年。 3、本专项经费原则上应使用在国家纳米科学中心协作实验室的大型仪器上开展相关的学术研究和测试等方面的工作，在课题申请书上应明确表示使用大型仪器所在的协作实验室名称。课题经费按照申请内容和使用设备的情况划拨至相关的协作实验室。 4、申请者请于2006年1月10日前提交课题申请。使用统一电子版面上基金项目申请书，申请者可自行在基金会网站上下载，然后安装在个人计算机中，按照帮助文档的说明操作即可。基本信息表中的资助类别选择“专项基金项目”、亚类说明选择“其他”，附注说明填写“纳米科技平台上纳米材料和器件的若干基础研究”，报告正文按照面上项目撰写提纲撰写。一式5份报送国家纳米科学中心。 5、为避免重复资助，项目申请书应明确论述该项申请与其它相关研究项目的联系与不同。 6、自然科学基金会委托“纳米科技基础研究”重大研究计划专家指导组成员、协调工作组成员、本专项负责人和部分特邀专家组成本专项管理领导小组，负责项目评审等工作。评审中坚持择优和重点支持的原则，以到会评审专家投票的方式确定资助课题（赞成票须超过到会专家半数）。 7、在课题执行过程中，各课题负责人和课题组成员应保持稳定，确需变更的，课题负责人须及时提交变更申请及相应变更材料，经专项负责人签署意见后报管理领导小组审定。 8、本专项资助的课题研究所形成的论文、专利和数据库等须标注： “由国家自然科学基金资助，项目批准号90406024”等相关字样。 五、联系方式 联 系 人： 汲志华 王荷蕾 联系电话： 010-82613928,62652123 传 真： 010-62652116Email: jizh@iccas.ac.cn wanghl@nanoctr.cn 通讯地址： 北京中关村北一街2号国家纳米科学中心 邮 编： 100080

[font=微软雅黑][size=10.5000pt][font=微软雅黑]纳米科学是[/font]80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，1990年在美国巴尔的摩召开的第一届国际纳米科学技术会议，并正式创办的《纳米技术》杂志，标志着纳米科学的诞生。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt][font=微软雅黑]纳米科学是指研究在[/font]0.1nm~100nm尺寸范围内物质具有的物理、化学性质和功能的科学，它包括纳米生物学、纳米电子学、纳米化学、纳米材料学和纳米机械学等新兴学科。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt]而纳米科技是指一种用单个原子，分子制造物质的科学技术，它以纳米科学为基础，进行制造新材料、新器件，研究新工艺的方法。在这里纳米不仅是一个空间尺度概念，而且表示了一种新的思考方式，即生产过程越来越精细。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt]人类通过在原子、分子和超分子水平上控制了纳米结构来发现纳米材料的奇异特性，以及学会有效地利用这些特性，使得人类能够按照自己的意志，在纳米尺度上直接操纵单个原子、分子的排布制造出具有特定功能的产品，最终能够仿照自然界生态中非常复杂的过程，这也是纳米科技的最终目的，换句话说，我们是为了更好地理解这个世界而研究纳米物质的。[/size][/font]